Обнаружен белый карлик, который настолько массивный, что может коллапсировать

Астрономы обнаружили самый маленький и самый массивный белый карлик из когда-либо обнаруженных.

Об этом рассказывают в Обсерватории Кека.

Тлеющий шлак, который образовался при слиянии двух менее массивных белых карликов, тяжелый, "с массой, превышающей массу нашего Солнца, в теле, размером с наш Луну", - говорит Илария Кайаццо, постдокторант-научный сотрудник по теоретической астрофизике в Калтех и ведущий автор нового исследования, которое выходит в выпуске журнала Nature за 1 июля.

"Это может показаться не интуитивным, но меньшие белые карлики бывают более массивными. Это связано с тем, что белым карликам не хватает ядерного горения, которое удерживает нормальные звезды от собственной гравитации, и их размер вместо этого регулируется квантовой механикой".

Открытие было сделано с помощью Установки транзитных объектов Цвики (ZTF), которая работает в Паломарской обсерватории Калтех; два гавайских телескопа – Обсерватория Кека на горе Маунакеа на острове Гавайи и Pan-STARRS (Телескоп панорамного обзора и Система быстрого реагирования) Института астрономии Гавайского университета на Галеакали на острове Мауи – помогли охарактеризовать мертвую звезду вместе с 200-дюймовым телескопом Хейла в Паломаре, европейской космической обсерваторией Gaia и обсерваторией НАСА Swift.

Белые карлики – это остатки коллапсировавших звезд, которые когда-то были примерно в восемь раз больше массы нашего Солнца или меньше. Наше Солнце, например, после того, как примерно через 5 миллиардов лет раздуется до красного гиганта, в конце концов сбросит свои внешние слои и уменьшится до компактного белого карлика. Около 97 процентов всех звезд становятся белыми карликами.

В то время, как наше Солнце одиноко в космосе без звездного партнера, многие звезды вращаются вокруг друг друга парами. Звезды стареют вместе, и если им обоим меньше восьми солнечных масс, они обе перерастут в белых карликов.

Новое открытие дает пример того, что может произойти после этой фазы. Пара белых карликов, которые спирально вращаются вокруг друг друга, теряют энергию в виде гравитационных волн и в итоге сливаются. Если мертвые звезды достаточно массивные, они взрываются в так называемой сверхновой типа Ia. Но если они ниже определенного порога массы, они объединяются в новый белый карлик, который тяжелее любой звезды-предшественницы. Этот процесс слияния усиливает магнитное поле этой звезды и ускоряет ее вращение по сравнению с предшественниками.

Астрономы говорят, что недавно найденный крошечный белый карлик, названный ZTF J1901+1458, пошел последним путем эволюции; его родоначальники слились и создали белый карлик, который в 1,35 раза превышает массу нашего Солнца. Белый карлик имеет чрезвычайное магнитное поле, почти в 1 миллиард раз сильнее нашего Солнца, и кружит вокруг своей оси с бешеным темпом – один оборот каждые семь минут (самый быстрый из известных белый карлик под названием EPIC 228939929 вращается каждые 5,3 минуты).

"Мы уловили этот очень интересный объект, который был недостаточно мощным, чтобы взорваться", - говорит Каяццо. "Мы действительно исследуем, насколько мощным может быть белый карлик".

Новости по подобной теме:

		Водные миры, пережившие смерть своих звезд, могут хорошо подходить для поисков жизни
		Астрономы нашли необычную умершую звезду: одна ее сторона из водорода, другая - из гелия
		Астрономы открыли бинарную систему с белым карликом до-низкой массы

Более того, Каяццо и ее сотрудники считают, что белый карлик после слияния может быть достаточно массивным, чтобы эволюционировать на богатую нейтронами мертвую звезду или нейтронную звезду, которая обычно образуется, когда звезда, намного массивнее нашего Солнца, взрывается в сверхновую.

"Это крайне спекулятивно, но вполне возможно, что белый карлик достаточно массивный, чтобы в дальнейшем коллапсировать в нейтронную звезду", - говорит Каяццо. "Он настолько массивный и плотный, что в его сердцевине электроны захватываются протонами в ядрах, образуя нейтроны. Поскольку давление электронов противодействует силе гравитации, сохраняя звезду целиком, ядро ​​разрушается, когда удаляется достаточно большое количество электронов."

Если эта гипотеза образования нейтронных звезд является правильной, это может означать, что значительная часть других нейтронных звезд формируется таким образом. Близость обнаруженного объекта (примерно 130 световых лет) и его молодой возраст (около 100 миллионов лет или меньше) свидетельствуют о том, что подобные объекты могут гораздо чаще встречаться в нашей галактике.

Магнитный и быстрый

Впервые белый карлик был замечен коллегой Кайаццо Кевином Берджем, постдокторантом в Калтех, после поиска среди снимков неба, сделанных ZTF. Этот конкретный белый карлик, проанализированный вместе с данными Gaia, выделялся тем, что был очень массивным и имел быстрое вращение.

"До сих пор никому систематически не удавалось исследовать кратковременные астрономические явления в таких масштабах. Результаты этих усилий потрясающие", - говорит Бердж, который в 2019 году руководил командой, обнаружевшей пару белых карликов, проносившихся друг возле друга каждые семь минут.

Затем команда проанализировала спектр звезды с помощью спектрометра LRIS Обсерватории Кека, и именно тогда Каяццо была поражена сигнатурами очень мощного магнитного поля и поняла, что она и ее команда нашли что-то "очень особенное", как она говорит. Сила магнитного поля вместе с семиминутной скоростью вращения объекта указывали на то, что он был результатом слияния двух меньших белых карликов в один.

Данные Свифта, который наблюдает ультрафиолетовый свет, помогли определить размер и массу белого карлика. Диаметром 4300 км, ZTF J1901+1458 получил титул самого маленького из известных белых карликов, выбив предыдущих рекордсменов, RE J0317-853 и WD 1832+089, диаметр каждого из которых составляет 5000 км.

В будущем Каяццо надеется использовать ZTF для поиска большего количества белых карликов, подобных этому, и, в общем, для изучения популяции в целом. "Есть столько вопросов, к которым нужно обратиться, например, какая скорость слияния белых карликов в галактике, и достаточно ли ее для объяснения количества сверхновых типа Ia? Как генерируется магнитное поле в этих мощных событиях, и почему существует такое разнообразие в силе магнитного поля среди белых карликов? Выявление большой популяции белых карликов, родившихся в результате слияния, поможет нам ответить на все эти вопросы и многие другие".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Белый карлик