Kétarcú fehér törpecsillag zavarba ejti a csillagászokat – Fizikavilág

Kétarcú fehér törpecsillag zavarba ejti a csillagászokat – Fizikavilág

Időbélyeg: 19. július 2023. 11:00

A művésznek a kétarcú fehér törpecsillagról alkotott benyomása a csillagot egy izzó kék-fehér golyóként mutatja, amelynek egyik oldala sötétebb és szemcsésebb, mint a másik.
Hidrogén és hélium: Egy művész benyomása a kétarcú fehér törpe csillagról. (Jóvolt: K Miller, Caltech/IPAC)

Egy gyorsan forgó fehér törpecsillag, amely két ellentétes félgömböt tartalmaz – az egyiket hidrogén, a másikat hélium borítja –, a csillagászok azon vakarják a fejüket, hogy hogyan került oda. A csillagot, amelyet az átmenet kétarcú római istene után „Janus”-nak neveztek, fedezték fel a Zwicky átmeneti létesítmény (ZTF) az egyesült államokbeli Palomar Obszervatóriumban, és az egyik lehetséges magyarázat az, hogy ez egy erős, de torz mágneses tér eredménye, amelyet két fehér törpe egyesülése generál.

A fehér törpék olyan Nap-szerű csillagok maradványai, amelyek belsejében leállították a magreakciókat, felfújták külső rétegeiket, és visszamaradt magjuk gravitációs összehúzódását tapasztalták. Az így létrejövő objektumok körülbelül akkorák, mint a Föld, de tömegük egy csillagé.

Bár a fehér törpék forrón születnek, az életkor előrehaladtával fokozatosan lehűlnek. Ez a hűtés befolyásolja szerkezetüket. 35,000 35,000 K feletti hőmérsékleten felületüket hidrogénréteg borítja, amely egy hélium alréteget von be. Amint a felszíni hőmérséklet 25,000 XNUMX–XNUMX XNUMX K-re hűl (a pontos hőmérséklet a csillag tömegétől függ), ez a héliumréteg konvekcióba kezd. Ha a felső hidrogénréteg elég vékony, akkor a héliumban szétszóródhat.

A fehér törpék körülbelül 40%-a átállt a hidrogén-dominanciáról a hélium-dominanciára. Mivel azonban az átmenet általában pillanatok alatt megtörténik, soha senki nem látta megtörténni – talán mostanáig.

Elakadt az átmenetben?

A hivatalosan ZTF J203349.8+322901.1 jelű (a számok a megfelelő emelkedési és deklinációs koordinátái az égen) és több mint 1300 fényévnyire található Janus fehér törpe felkeltette a California Institute of Technology asztrofizikusának figyelmét. Ilaria Caiazzo a fényerő gyors változása miatt. A Palomar és más létesítmények további megfigyelései azt mutatták, hogy a csillag 15 percenként tesz meg egy-egy forgást, amelynek során fényereje a maximumtól változik, amikor hidrogénnel borított lapja a Föld felé mutat, egészen addig a minimumig, amikor a szemközti féltekét héliummal borítva látjuk.

A kérdés az, hogy miért? „Lehet, hogy végre elkaptunk egy fehér törpét az átalakulás során” – mondja Caiazzo Fizika világ. Valójában a felfedezés kivizsgálására összeállított Caiazzo csapat megállapításai alapján úgy tűnik, hogy Janus megrekedt az átalakulásban. Az egyik féltekén úgy tűnik, hogy a hélium konvekciója felemésztette a hidrogént, de rejtélyes módon nem úgy tűnik, hogy ugyanez történt a másikon. Beírás Természet, a csapat azt sugallja, hogy a kellően erős mágneses tér eltolása a fehér törpe középpontjától gátolhatja a hélium konvekcióját az egyik féltekén, a másikon nem, de ez a magyarázat kísérleti jellegű. Elég az hozzá, hogy még soha senki nem látott kétfeles fehér törpét.

„Nincs olyan modell, amely ezt előre jelezné” – mondja a csapat tagja Pier-Emmanuel Treblay, a Warwicki Egyetem csillagásza, Egyesült Királyság. "Az asztrofizikában, amikor valami elrontott, és finomra kell hangolni, az emberek gyakran mágneses mezőket hívnak meg, és ez egy tökéletes példa erre."

A fehér törpék körülbelül 20%-a mágneses, és néhányuk térerőssége akár 1 milliárd Gauss is lehet. Összehasonlításképpen, a Föld mágneses tere fél Gauss, míg a mágneses térerősség a Nap felszínén körülbelül egy Gauss. Janus esetében a csapat becslése szerint a mezőny 1000-1 millió Gauss lehet. Bármilyen erősebb, és eltorzítaná a csillag spektrumvonalait.

„Janus esetében azt feltételezzük, hogy van mágneses tér, mert másképp nagyon nehéz lenne megmagyarázni a két arc eltérő összetételét” – mondja Caiazzo. Azonban hozzáteszi: "Még mindig nem tudjuk, miért csak néhány fehér törpe mágneses, és honnan származik ez a hatalmas térerősség-különbség."

Fehér-törpe egyesülés?

Janus erős és ferde mágneses tere, gyors forgási sebessége, nagy tömege (1.20 és 1.27 naptömeg között) és kétarcú összetétele egy egészen figyelemre méltó fehér törpére utal. Tremblay esetében ez azt jelzi, hogy más tényezők is közrejátszhatnak. „Bizonyára van valami különleges ebben a fehér törpében a mágneses mező mellett” – mondja.

Tremblay azt feltételezi, hogy Janus két fehér törpe összeolvadásával alakulhatott ki – ez az esemény belső mágneses dinamókat hozhatott létre. „A gyors forgás, a mágneses mező generálása és az aszimmetria mind a bináris evolúcióra és az egyesülésre utal” – mondja.

Tremblay szintén szkeptikus azzal kapcsolatban, hogy a mágneses tér eltolt dipólus. A fehér törpecsillagok belső mágneses térszerkezete még nem teljesen ismert, és véleménye szerint egy eltolt dipólus megidézése magasabb rendű mágneses térgeometriát rejthet.

"Véleményem szerint ez azt jelenti, hogy a mágneses tér nem lehet dipoláris" - mondja Tremblay. „Ehelyett például egy kvadrupólus lehet, négy pólussal. Ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy a mezőny el van tolva a központtól.”

A távolságmérés következményei

Amikor a fehér törpék Ia típusú szupernóvákként robbannak fel, jól érthető fényességük lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy szabványos gyertyákként kezeljék őket – ez létfontosságú eszköz a kozmosz távolságának és az univerzum tágulási sebességének mérésére. A csillagászok azonban még mindig nem tudják, hány Ia típusú szupernóva fordul elő, amikor egyetlen fehér törpe túl sok anyagot halmoz fel egy kísérőcsillagból, és felrobban, és hány keletkezik két fehér törpe egyesülése miatt, amelyek együttesen meghaladják a Chandrasekhar tömegét. határértéke 1.44 naptömeg, és felrobban.

Ha a Janus valóban két kisebb fehér törpe összeolvadásának eredménye, a félig átalakult fehér törpék további példáinak megtalálása lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy korlátozzák az ilyen rendszerek számát, és azt, hogy mennyiben járulhatnak hozzá az Ia típusú szupernóvák populációjához.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa