"Габбл" виявив рідкісний надмасивний білий карлик, утворений внаслідок злиття двох зірок

За допомогою чутливих ультрафіолетових спостережень космічного телескопа "Габбл" астрономи виявили космічну рідкість: надмасивний білий карлик, який утворився в результаті злиття білого карлика з іншою зорею, а не в результаті еволюції однієї зорі.

Про відкриття розповідають в NASA, передають OstanniPodii.com.

«Це відкриття підкреслює, що речі можуть бути іншими, ніж здаються нам на перший погляд», — сказав головний дослідник програми «Габбл» Борис Генсіке з Університету Варвіка у Великій Британії. «Дотепер він виглядав як звичайний білий карлик, але ультрафіолетове бачення «Габбла» показало, що він мав зовсім іншу історію, ніж ми могли припустити».

Білий карлик — це щільний об′єкт, який має подібний діаметр із Землею, та який є кінцевим етапом еволюції зірок, що не мають достатньої маси, щоб вибухнути як наднові з колапсом ядра. Наше Сонце стане білим карликом приблизно через 5 мільярдів років.

Теоретично білий карлик може мати масу, що до 1,4 раза перевищує сонячну, але білі карлики, важчі за Сонце, є рідкісними. Ці об′єкти, які астрономи називають ультрамасивними білими карликами, можуть утворюватися або в результаті еволюції однієї масивної зорі, або в результаті злиття білого карлика з іншою зорею, наприклад, з його супутником в бінарній системі.

Це нове відкриття, зроблене міжнародною групою астрономів та опубліковане в журналі Nature Astronomy, є першим випадком, коли білий карлик, що утворився в результаті зіткнення зірок, був ідентифікований за його ультрафіолетовим спектром. До цього дослідження було виявлено шість продуктів злиття білих карликів за допомогою ліній вуглецю в їх спектрах видимого світла. Всі сім є частиною більшої групи, яка, як було виявлено у 2019 році в результаті дослідження місії Gaia Європейського космічного агентства, виявилася блакитнішою, ніж очікувалося для їх маси та віку, а докази злиття дають нові уявлення про історію їх формування.

Астрономи використовували Спектрограф космічного походження телескопа «Габбл» для дослідження білого карлика під назвою WD 0525+526. Він розташований на відстані 128 світлових років і на 20% масивніший за Сонце. У видимому світлі спектр атмосфери WD 0525+526 нагадував спектр типового білого карлика. Однак ультрафіолетовий спектр «Габбла» виявив дещо незвичайне: сліди вуглецю в його атмосфері.

Білі карлики, що утворюються в результаті еволюції однієї зорі, мають атмосферу, яка складається з водню та гелію. Ядро білого карлика зазвичай складається переважно з вуглецю та кисню або кисню та неону, але щільна атмосфера зазвичай не дозволяє цим елементам з′являтися в спектрі білого карлика.

Коли вуглець з′являється в спектрі білого карлика, це може свідчити про більш бурхливе походження, ніж типовий сценарій з однією зорею: зіткнення двох білих карликів або білого карлика і субгігантської зорі. Таке зіткнення може спалити водневі й гелієві атмосфери зірок, залишивши навколо залишку злиття тонкий шар водню й гелію, який дозволяє вуглецю з ядра білого карлика підійматися вгору, де його можна виявити.

WD 0525+526 є надзвичайним навіть серед невеликої групи білих карликів, які, як відомо, є результатом злиття зірок. З температурою майже 21 000 кельвінів і масою 1,2 сонячної маси, WD 0525+526 є гарячішим і масивнішим за інші білі карлики в цій групі.

Екстремальна температура WD 0525+526 стала для команди певною загадкою. У більш холодних білих карликів, таких як шість раніше відкритих продуктів злиття, процес, який називається конвекцією, може розмішувати вуглець у тонкій атмосфері з водню та гелію. Однак WD 0525+526 занадто гарячий для того, щоб відбувалася конвекція. Натомість команда визначила, що більш тонкий процес, який називається напівконвекцією, підіймає невелику кількість вуглецю в атмосферу цього білого карлика. WD 0525+526 має найменшу кількість вуглецю в атмосфері серед усіх білих карликів, про які відомо, що вони утворилися в результаті злиття, — приблизно в 100 000 разів менше, ніж інші залишки злиття.

Висока температура й низька концентрація вуглецю означають, що без чутливості телескопа «Габбл» до ультрафіолетового світла було б неможливо ідентифікувати цю зорю-білий карлик як продукт злиття. Спектральні лінії елементів, важчих за гелій, таких як вуглець, стають тьмянішими у видимому діапазоні хвиль для гарячіших білих карликів, але ці спектральні сигнали залишаються яскравими в ультрафіолетовому діапазоні, де телескоп «Габбл» має унікальну можливість їх виявити.

«Космічний спектрограф Габбла — єдиний прилад, який може отримати ультрафіолетову спектроскопію найвищої якості, необхідну для виявлення вуглецю в атмосфері цього білого карлика», — сказала керівник дослідження Снехалата Саху з Університету Варвіка.

Оскільки походження WD 0525+526 було розкрито лише після того, як астрономи побачили його ультрафіолетовий спектр, ймовірно, що інші, на перший погляд «нормальні» білі карлики, насправді є результатом космічних зіткнень — можливість, яку команда з радістю досліджуватиме в майбутньому.

«Ми хотіли б розширити наше дослідження цієї теми, вивчивши, наскільки поширені вуглецеві білі карлики серед подібних білих карликів і скільки злиття зірок приховано серед звичайної родини білих карликів», — сказав співкерівник дослідження Антуан Бедрад з Університету Варвіка. «Це буде важливим внеском у наше розуміння подвійних білих карликів і шляхів до вибухів наднових».

Космічний телескоп «Габбл» працює вже понад три десятиліття й продовжує робити революційні відкриття, які формують наше фундаментальне розуміння Всесвіту. «Габбл» — це проєкт міжнародної співпраці між NASA та ESA (Європейським космічним агентством). Космічний центр NASA ім. Годдарда в Грінбелті в штаті Мериленд керує телескопом і місіями. Компанія Lockheed Martin Space, що базується в Денвері, також підтримує місії в Годдарді. Інститут космічних телескопів в Балтіморі, який керується Асоціацією університетів з досліджень в астрономії, проводить наукові операції «Габбла» для NASA.