Kahe näoga valge kääbustäht jätab astronoomid hämmingusse – füüsikamaailm

Kahe näoga valge kääbustäht jätab astronoomid hämmingusse – füüsikamaailm

Ajatempel: 19. juuli 2023 11:00

Selle kunstniku mulje kahe näoga valgest kääbustähest näitab tähte helendava sini-valge pallina, mille üks pool on tumedam ja teralisema välimusega kui teine
Vesinik ja heelium: kunstniku mulje kahe näoga valgest kääbustähest. (Viisakalt: K Miller, Caltech/IPAC)

Kiiresti pöörleval valgel kääbustähel, millel on kaks vastandlikku poolkera – üks on kaetud vesinikuga ja teine ​​heeliumiga –, on astronoomid kratsinud, kuidas see nii sai. Tähe, mis kannab kahepalgelise Rooma üleminekujumala järgi hüüdnime "Janus", avastas Zwicky ajutine rajatis (ZTF) USA-s Palomari observatooriumis ja üks võimalik seletus on, et see on kahe valge kääbuse ühinemisel tekkinud tugeva, kuid viltu magnetvälja tulemus.

Valged kääbused on Päikesesarnaste tähtede jäänused, mis on oma sisemuses tuumareaktsioonid lõpetanud, väliskihid paisutanud ja kogenud oma jäänuste tuumade gravitatsioonilist kokkutõmbumist. Saadud objektid on umbes Maa suurused, kuid tähe massiga.

Kuigi valged kääbused sünnivad kuumalt, jahtuvad nad vananedes järk-järgult. See jahutamine mõjutab nende struktuuri. Temperatuuridel üle 35,000 35,000 K on nende pinnad kaetud vesinikukihiga, mis ümbritseb heeliumi alamkihti. Kui pinnatemperatuur jahtub 25,000 XNUMX–XNUMX XNUMX K-ni (täpne temperatuur sõltub tähe massist), hakkab see heeliumikiht konvekteerima. Kui ülemine vesinikukiht on piisavalt õhuke, võib see vulisevas heeliumis hajuda.

Umbes 40% valgetest kääbustest on teinud selle ülemineku vesiniku domineerimiselt heeliumi domineerimisele. Kuna üleminek toimub tavaliselt mõne sekundiga, pole keegi seda kunagi näinud – võib-olla kuni praeguseni.

Üleminekusse jäänud?

Ametlikult tähistatud ZTF J203349.8+322901.1 (numbrid on selle õige tõusu ja deklinatsiooni koordinaadid taevas) ja enam kui 1300 valgusaasta kaugusel asuv valge kääbus Januse äratas California Tehnoloogiainstituudi astrofüüsiku tähelepanu. Ilaria Caiazzo selle kiire heleduse muutumise tõttu. Palomari ja teiste rajatiste täiendavad vaatlused näitasid, et täht teeb ühe pöörde iga 15 minuti järel, mille jooksul selle heledus varieerub maksimumist, kui tema vesinikuga kaetud tahk on suunatud Maa poole, kuni miinimumini, kui näeme vastaspoolkera heeliumiga kaetud.

Küsimus on, miks? "Võib-olla oleksime lõpuks valge kääbuse üleminekust kinni püüdnud," räägib Caiazzo Füüsika maailm. Tegelikult näib avastuse uurimiseks kokku pandud Caiazzo meeskonna leidude põhjal Janus olevat üleminekuperioodi takerdunud. Ühel poolkeral näib heeliumi konvektsioon olevat vesiniku neelanud, kuid müstilisel kombel ei paista sama aset leidnud teisel poolkeral. Sisse kirjutamine loodus, meeskond viitab sellele, et piisavalt tugev magnetvälja nihe valge kääbuse keskpunktist võib pärssida heeliumi konvektsiooni ühel poolkeral ja mitte teisel, kuid see seletus on esialgne. Piisab, kui öelda, et keegi pole kunagi varem näinud kahepoolset valget kääbust.

"Ei ole ühtegi mudelit, mis seda ennustaks," ütleb meeskonnaliige Pier-Emmanuel Treblay, Ühendkuningriigi Warwicki ülikooli astronoom. "Kui astrofüüsikas on midagi sassi ja seda on vaja peenhäälestada, kutsuvad inimesed sageli esile magnetvälju ja see on selle suurepärane näide."

Umbes 20% valgetest kääbustest on magnetilised ja mõnel on väljatugevus kuni 1 miljard Gaussi. Võrdluseks, Maa magnetväli on pool Gaussist, samas kui magnetvälja tugevus Päikese pinnal on umbes üks Gauss. Januse jaoks peab meeskond olema 1000–1 miljonit Gaussi. Mis tahes tugevam ja see moonutaks tähe spektrijooni.

"Januuse puhul eeldame, et seal on magnetväli, sest vastasel juhul oleks kahe näo erinevat koostist väga raske seletada," ütleb Caiazzo. Ta lisab siiski: "Me ei tea ikka veel, miks ainult mõned valged kääbused on magnetilised ja kust see väljatugevuse tohutu mitmekesisus pärineb."

Valge-kääbuse ühinemine?

Januse tugev ja viltune magnetväli, selle kiire pöörlemiskiirus, suur mass (1.20–1.27 päikesemassi) ja kahepoolne koostis viitavad kõik üsna tähelepanuväärsele valgele kääbusele. Tremblay puhul näitab see, et mängus võivad olla ka muud tegurid. "Selles valges kääbuses peab lisaks magnetväljale olema midagi erilist," ütleb ta.

Tremblay oletab, et Janus võis tekkida kahe valge kääbuse ühinemise kaudu – sündmus, mis võis tekitada sisemisi magnetdünamoid. "Kiire pöörlemine ning magnetvälja teke ja asümmeetria viitavad kõik binaarsele evolutsioonile ja ühinemisele, " ütleb ta.

Tremblay on skeptiline ka selle suhtes, et magnetväli on nihke dipool. Valgete kääbustähtede sisemine magnetvälja struktuur pole veel hästi mõistetav ja tema arvates võib nihkedipooli kutsumine varjata kõrgema järgu magnetvälja geomeetriat.

"Minu arvates tähendab see, et magnetväli ei pruugi olla dipolaarne, " ütleb Tremblay. "Selle asemel võib see olla näiteks nelja poolusega kvadrupool. See ei tähenda ilmtingimata, et väljak on keskpunktist nihkes.

Mõju kauguse mõõtmisele

Kui valged kääbused plahvatavad Ia tüüpi supernoovadena, võimaldab nende hästi mõistetav heledus astronoomidel neid tavaliste küünaldena käsitleda – see on ülitähtis vahend kosmose vahemaade ja universumi paisumiskiiruse mõõtmiseks. Kuid astronoomid ei ole ikka veel kindlad, kui palju Ia tüüpi supernoovasid tekib siis, kui üks valge kääbus kogub kaastähest liiga palju ainet ja plahvatab, ning kui palju tekib kahe valge kääbuse ühinemise tõttu, mis kombineerituna ületavad Chandrasekhari massi. piiriks 1.44 päikesemassi ja plahvatada.

Kui Janus on tõepoolest kahe väiksema valge kääbuse ühinemise tulemus, võimaldab pooleldi siirdunud valgete kääbuste näidete leidmine astronoomidel piirata selliste süsteemide arvu ja seda, kui palju need võivad kaasa aidata Ia tüüpi supernoovade populatsioonile.

Ajatempel:

Veel alates Füüsika maailm