«Хаббл» обнаружил редкий сверхмассивный белый карлик, образовавшийся в результате слияния двух звезд

С помощью чувствительных ультрафиолетовых наблюдений космического телескопа «Хаббл» астрономы обнаружили космическую редкость: сверхмассивный белый карлик, образовавшийся в результате слияния белого карлика с другой звездой, а не в результате эволюции одной звезды.

Об открытии рассказывают в NASA, передают OstanniPodii.com.

«Это открытие подчеркивает, что вещи могут быть другими, чем кажутся нам на первый взгляд», — сказал главный исследователь программы «Хаббл» Борис Генсике из Университета Варвика в Великобритании. «До сих пор он выглядел как обычный белый карлик, но ультрафиолетовое зрение «Хаббла» показало, что у него была совсем другая история, чем мы могли предположить».

Белый карлик — это плотный объект, имеющий подобный Земле диаметр, и который является конечным этапом эволюции звезд, не имеющих достаточной массы, чтобы взорваться как сверхновые с коллапсом ядра. Наше Солнце станет белым карликом примерно через 5 миллиардов лет.

Теоретически белый карлик может иметь массу, в 1,4 раза превышающую солнечную, но белые карлики, тяжелее Солнца, являются редкими. Эти объекты, которые астрономы называют ультрамассивными белыми карликами, могут образовываться либо в результате эволюции одной массивной звезды, либо в результате слияния белого карлика с другой звездой, например, его спутником в бинарной системе.

Это новое открытие, сделанное международной группой астрономов и опубликованное в журнале Nature Astronomy, является первым случаем, когда белый карлик, образовавшийся в результате столкновения звезд, был идентифицирован по его ультрафиолетовому спектру. До этого исследования было обнаружено шесть продуктов слияния белых карликов с помощью линий углерода в их спектрах видимого света. Все семь являются частью более крупной группы, которая, как было обнаружено в 2019 году в результате исследования миссии Gaia Европейского космического агентства, оказалась более голубой, чем ожидалось для их массы и возраста, а доказательства слияния дают новые представления об истории их формирования.

Астрономы использовали Спектрограф космического происхождения телескопа «Хаббл» для исследования белого карлика под названием WD 0525+526. Он расположен на расстоянии 128 световых лет и на 20% массивнее Солнца. В видимом свете спектр атмосферы WD 0525+526 напоминал спектр типичного белого карлика. Однако ультрафиолетовый спектр «Хаббла» обнаружил нечто необычное: следы углерода в его атмосфере.

Белые карлики, образующиеся в результате эволюции одной звезды, имеют атмосферу, состоящую из водорода и гелия. Ядро белого карлика обычно состоит преимущественно из углерода и кислорода или кислорода и неона, но плотная атмосфера обычно не позволяет этим элементам появляться в спектре белого карлика.

Когда углерод появляется в спектре белого карлика, это может свидетельствовать о более бурном происхождении, чем типичный сценарий с одной звездой: столкновение двух белых карликов или белого карлика и субгигантской звезды. Такое столкновение может сжечь водородные и гелиевые атмосферы звезд, оставив вокруг остатка слияния тонкий слой водорода и гелия, который позволяет углероду из ядра белого карлика подниматься вверх, где его можно обнаружить.

WD 0525+526 является необычным даже среди небольшой группы белых карликов, которые, как известно, являются результатом слияния звезд. С температурой почти 21 000 кельвинов и массой 1,2 солнечной массы, WD 0525+526 является более горячим и массивным, чем другие белые карлики в этой группе.

Экстремальная температура WD 0525+526 стала для команды определенной загадкой. У более холодных белых карликов, таких как шесть ранее открытых продуктов слияния, процесс, называемый конвекцией, может перемешивать углерод в тонкой атмосфере из водорода и гелия. Однако WD 0525+526 слишком горяч для того, чтобы происходила конвекция. Вместо этого, команда определила, что более тонкий процесс, называемый полуконвекцией, поднимает небольшое количество углерода в атмосферу этого белого карлика. WD 0525+526 имеет наименьшее количество углерода в атмосфере среди всех белых карликов, о которых известно, что они образовались в результате слияния, — примерно в 100 000 раз меньше, чем другие остатки слияния.

Высокая температура и низкая концентрация углерода означают, что без чувствительности телескопа «Хаббл» к ультрафиолетовому свету было бы невозможно идентифицировать эту звезду-белый карлик как продукт слияния. Спектральные линии элементов, тяжелее гелия, таких как углерод, становятся более тусклыми в видимом диапазоне волн для более горячих белых карликов, но эти спектральные сигналы остаются яркими в ультрафиолетовом диапазоне, где телескоп «Хаббл» имеет уникальную возможность их обнаружить.

«Космический спектрограф Хаббла — единственный прибор, который может получить ультрафиолетовую спектроскопию высочайшего качества, необходимую для обнаружения углерода в атмосфере этого белого карлика», — сказала руководитель исследования Снехалата Саху из Университета Варвика.

Поскольку происхождение WD 0525+526 было раскрыто только после того, как астрономы увидели его ультрафиолетовый спектр, вероятно, что другие, на первый взгляд «нормальные» белые карлики, на самом деле являются результатом космических столкновений — возможность, которую команда с радостью будет исследовать в будущем.

«Мы хотели бы расширить наше исследование этой темы, изучив, насколько распространены углеродные белые карлики среди подобных белых карликов и сколько слияний звезд скрыто среди обычной семьи белых карликов», — сказал соруководитель исследования Антуан Бедрад из Университета Варвика. «Это будет важным вкладом в наше понимание двойных белых карликов и путей к взрывам сверхновых».

Космический телескоп «Хаббл» работает уже более трех десятилетий и продолжает делать революционные открытия, которые формируют наше фундаментальное понимание Вселенной. «Хаббл» — это проект международного сотрудничества между NASA и Европейским космическим агентством. Космический центр NASA им. Годдарда в Гринбелте в штате Мэриленд управляет телескопом и миссиями. Компания Lockheed Martin Space, базирующаяся в Денвере, также поддерживает миссии в Годдарде. Институт космических телескопов в Балтиморе, управляемый Ассоциацией университетов по исследованиям в астрономии, проводит научные операции «Хаббла» для NASA.