Ο διπρόσωπος λευκός νάνος αφήνει τους αστρονόμους προβληματισμένους – Physics World

Ένας ταχέως περιστρεφόμενος λευκός νάνος αστέρας που περιέχει δύο αντίθετα ημισφαίρια – το ένα καλύπτεται από υδρογόνο και το άλλο από ήλιο – έχει τους αστρονόμους να ξύνουν τα κεφάλια τους για το πώς έγινε έτσι. Το αστέρι, με το παρατσούκλι «Ιανός» από τον διπρόσωπο ρωμαϊκό θεό της μετάβασης, ανακαλύφθηκε από τους Μεταβατική εγκατάσταση Zwicky (ZTF) στο Παρατηρητήριο Palomar στις ΗΠΑ, και μια πιθανή εξήγηση είναι ότι είναι το αποτέλεσμα ενός ισχυρού αλλά μονόπλευρου μαγνητικού πεδίου που δημιουργήθηκε από τη συγχώνευση δύο λευκών νάνων.

Οι λευκοί νάνοι είναι τα υπολείμματα αστεριών που μοιάζουν με τον Ήλιο που έχουν σταματήσει τις πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό τους, έχουν φουσκώσει τα εξωτερικά τους στρώματα και έχουν βιώσει βαρυτική συστολή των υπολειπόμενων πυρήνων τους. Τα αντικείμενα που προκύπτουν είναι περίπου στο μέγεθος της Γης, αλλά με τη μάζα ενός άστρου.

Αν και οι λευκοί νάνοι γεννιούνται ζεστοί, σταδιακά ψύχονται καθώς γερνούν. Αυτή η ψύξη επηρεάζει τη δομή τους. Σε θερμοκρασίες άνω των 35,000 Κ, οι επιφάνειές τους καλύπτονται από ένα στρώμα υδρογόνου που περιβάλλει ένα υπο-στρώμα ηλίου. Μόλις η θερμοκρασία της επιφάνειας κρυώσει στους 35,000–25,000 K (η ακριβής θερμοκρασία εξαρτάται από τη μάζα του άστρου), αυτό το στρώμα ηλίου αρχίζει να συνέρχεται. Εάν το ανώτερο στρώμα υδρογόνου είναι αρκετά λεπτό, μπορεί να διαλυθεί στο κυλώντας ήλιο.

Περίπου το 40% των λευκών νάνων έχουν κάνει αυτή τη μετάβαση από την κυριαρχία του υδρογόνου στην κυριαρχία του ηλίου. Ωστόσο, δεδομένου ότι η μετάβαση συνήθως συμβαίνει μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, κανείς δεν την έχει δει ποτέ να συμβαίνει – μέχρι, ίσως, τώρα.

Κολλήσατε στη μετάβαση;

Ο επίσημα χαρακτηρισμένος ZTF J203349.8+322901.1 (οι αριθμοί είναι οι συντεταγμένες της δεξιάς ανάληψης και απόκλισης στον ουρανό) και βρίσκεται σε απόσταση άνω των 1300 ετών φωτός, ο λευκός νάνος Janus τράβηξε την προσοχή του αστροφυσικού του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. Ilaria Caiazzo λόγω των γρήγορων αλλαγών στη φωτεινότητά του. Πρόσθετες παρατηρήσεις από τον Palomar και άλλες εγκαταστάσεις έδειξαν ότι το αστέρι ολοκληρώνει μια περιστροφή κάθε 15 λεπτά, κατά την οποία η φωτεινότητά του ποικίλλει από το μέγιστο όταν το καλυμμένο με υδρογόνο πρόσωπό του είναι στραμμένο προς τη Γη, στο ελάχιστο όταν βλέπουμε το αντίθετο ημισφαίριο καλυμμένο με ήλιο.

Το ερώτημα είναι γιατί; «Μπορεί επιτέλους να είχαμε πιάσει έναν λευκό νάνο στην πράξη της μετάβασης», λέει ο Caiazzo Κόσμος Φυσικής. Στην πραγματικότητα, με βάση τα ευρήματα της ομάδας που συγκέντρωσε ο Caiazzo για να ερευνήσει την ανακάλυψη, ο Janus φαίνεται να έχει κολλήσει στη μετάβαση. Σε ένα από τα ημισφαίρια του, η μεταφορά ηλίου φαίνεται να έχει καταναλώσει το υδρογόνο, αλλά μυστηριωδώς δεν φαίνεται να συνέβη το ίδιο στο άλλο. Γράφοντας μέσα Φύση, Η ομάδα προτείνει ότι ένα αρκετά ισχυρό μαγνητικό πεδίο που μετατοπίζεται από το κέντρο του λευκού νάνου θα μπορούσε να αναστέλλει τη μεταφορά ηλίου στο ένα ημισφαίριο και όχι στο άλλο, αλλά αυτή η εξήγηση είναι δοκιμαστική. Αρκεί να πούμε ότι κανείς δεν έχει ξαναδεί λευκό νάνο δύο μισών πριν.

«Δεν υπάρχει μοντέλο που να το προβλέπει αυτό», λέει το μέλος της ομάδας Pier-Emmanuel Treblay, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Warwick, UK. «Στην αστροφυσική, όταν κάτι είναι μπερδεμένο και χρειάζεται να συντονιστεί με ακρίβεια, οι άνθρωποι συχνά επικαλούνται μαγνητικά πεδία και αυτό είναι ένα τέλειο παράδειγμα».

Περίπου το 20% των λευκών νάνων είναι μαγνητικές και μερικοί έχουν ένταση πεδίου έως και 1 δισεκατομμύριο Gauss. Συγκριτικά, το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι μισό Gauss, ενώ η ένταση του μαγνητικού πεδίου στην επιφάνεια του Ήλιου είναι περίπου ένα Gauss. Για τον Janus, η ομάδα εκτιμά ότι το πεδίο πρέπει να είναι 1000–1 εκατομμύριο Gauss. Οποιοδήποτε ισχυρότερο, και θα παραμόρφωσε τις φασματικές γραμμές του άστρου.

«Για τον Janus, υποθέτουμε ότι υπάρχει μαγνητικό πεδίο γιατί θα ήταν πολύ δύσκολο να εξηγήσουμε τη διαφορετική σύνθεση στα δύο πρόσωπα διαφορετικά», λέει ο Caiazzo. Ωστόσο, προσθέτει, «ακόμα δεν γνωρίζουμε γιατί μόνο ορισμένοι λευκοί νάνοι είναι μαγνητικοί και από πού προέρχεται αυτή η τεράστια ποικιλομορφία στις δυνάμεις των πεδίων».

Μια συγχώνευση λευκού νάνου;

Το ισχυρό και λοξό μαγνητικό πεδίο του Janus, ο γρήγορος ρυθμός περιστροφής του, η υψηλή του μάζα (μεταξύ 1.20 και 1.27 ηλιακές μάζες) και η διπρόσωπη σύνθεσή του όλα δείχνουν έναν αρκετά αξιοσημείωτο λευκό νάνο. Για τον Tremblay, αυτό δείχνει ότι μπορεί να παίζουν άλλοι παράγοντες. "Πρέπει να υπάρχει κάτι ιδιαίτερο σε αυτόν τον λευκό νάνο εκτός από ένα μαγνητικό πεδίο", λέει.

Ο Tremblay εικάζει ότι ο Janus θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί μέσω της συγχώνευσης δύο λευκών νάνων - ένα γεγονός που θα μπορούσε να δημιουργήσει εσωτερικούς μαγνητικούς δυναμούς. «Η γρήγορη περιστροφή, η δημιουργία μαγνητικού πεδίου και η ασυμμετρία, όλα δείχνουν τη δυαδική εξέλιξη και μια συγχώνευση», λέει.

Ο Tremblay είναι επίσης δύσπιστος σχετικά με το ότι το μαγνητικό πεδίο είναι ένα μετατοπισμένο δίπολο. Η δομή του εσωτερικού μαγνητικού πεδίου των λευκών νάνων αστέρων δεν είναι ακόμη καλά κατανοητή, και κατά την άποψή του, η επίκληση ενός μετατοπισμένου διπόλου θα μπορούσε να κρύβει μια γεωμετρία μαγνητικού πεδίου υψηλότερης τάξης.

Ο λευκός νάνος με ατμόσφαιρα σχεδόν καθαρού οξυγόνου εκπλήσσει τους αστρονόμους

«Κατά τη γνώμη μου, σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο μπορεί να μην είναι διπολικό», λέει ο Tremblay. «Αντίθετα μπορεί να είναι ένα τετράπολο, με τέσσερις πόλους, για παράδειγμα. Δεν σημαίνει απαραίτητα ότι το γήπεδο είναι μετατοπισμένο από το κέντρο».

Συνέπειες για μετρήσεις απόστασης

Όταν οι λευκοί νάνοι εκρήγνυνται ως σουπερνόβα τύπου Ia, η καλά κατανοητή φωτεινότητα τους επιτρέπει στους αστρονόμους να τους αντιμετωπίζουν ως τυπικά κεριά – ένα ζωτικό εργαλείο για τη μέτρηση των αποστάσεων σε όλο το σύμπαν και του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος. Ωστόσο, οι αστρονόμοι εξακολουθούν να μην είναι σίγουροι πόσοι υπερκαινοφανείς τύπου Ia εμφανίζονται όταν ένας μόνο λευκός νάνος συσσωρεύει πάρα πολύ ύλη από ένα συνοδό αστέρι και εκρήγνυται, και πόσοι συμβαίνουν λόγω της συγχώνευσης δύο λευκών νάνων που, όταν συνδυαστούν, υπερβαίνουν τη μάζα Chandrasekhar όριο 1.44 ηλιακών μαζών και εκρήγνυνται.

Εάν ο Janus είναι πράγματι το προϊόν μιας συγχώνευσης δύο μικρότερων λευκών νάνων, η εύρεση περισσότερων παραδειγμάτων λευκών νάνων που έχουν υποστεί μισή μετάβαση θα επιτρέψει στους αστρονόμους να περιορίσουν τον αριθμό τέτοιων συστημάτων και το πόσο θα μπορούσαν να συνεισφέρουν στον πληθυσμό των σουπερνόβα τύπου Ia.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Αυτοκίνητο / EVs, Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• BlockOffsets. Εκσυγχρονισμός της περιβαλλοντικής αντιστάθμισης ιδιοκτησίας. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/two-faced-white-dwarf-star-leaves-astronomers-puzzled/