양면 백색 왜성 별은 천문학자를 당혹스럽게 만든다 – Physics World

서로 반대되는 두 개의 반구(하나는 수소로 덮여 있고 다른 하나는 헬륨으로 덮여 있음)를 포함하고 있는 빠르게 회전하는 백색 왜성은 천문학자들이 어떻게 그렇게 되었는지에 대해 머리를 긁적입니다. 양면을 가진 로마의 전환의 신의 이름을 따서 "야누스"라는 별명을 붙인 이 별은 Zwicky 과도 시설 (ZTF)는 미국 팔로마 천문대에서 관측되었으며, 한 가지 가능한 설명은 두 개의 백색 왜성이 합쳐지면서 생성된 강력하지만 한쪽으로 치우친 자기장이 발생한 결과라는 것입니다.

백색 왜성은 내부에서 핵반응이 중단되고, 외부 층이 부풀어 오르고, 남은 핵의 중력 수축을 경험한 태양과 같은 별의 잔해입니다. 결과 물체는 지구 크기와 비슷하지만 질량은 별 정도입니다.

백색왜성은 태어날 때 뜨겁지만 나이가 들수록 점차 차가워진다. 이 냉각은 구조에 영향을 미칩니다. 35,000K 이상의 온도에서 표면은 헬륨 하위층을 둘러싸는 수소층으로 덮여 있습니다. 표면 온도가 35,000~25,000K(정확한 온도는 별의 질량에 따라 다름)로 냉각되면 이 헬륨 층이 대류하기 시작합니다. 상부 수소층이 충분히 얇으면 흔들리는 헬륨 속에서 흩어질 수 있습니다.

백색 왜성의 약 40%가 수소 우세에서 헬륨 우세로 전환했습니다. 그러나 전환은 일반적으로 몇 초 안에 발생하기 때문에 아마도 지금까지 누구도 그런 일이 일어나는 것을 본 적이 없습니다.

전환에 갇혀 있나요?

공식적으로 ZTF J203349.8+322901.1(숫자는 하늘의 적경 및 적위 좌표)로 지정되었으며 1300광년 이상 떨어진 곳에 위치한 야누스 백색왜성은 캘리포니아 공과대학 천체물리학자의 관심을 끌었습니다. 일라리아 카이아조 밝기의 급격한 변화 때문입니다. 팔로마(Palomar)와 기타 시설의 추가 관측에 따르면 별은 15분마다 한 바퀴 회전하며, 이 기간 동안 별의 밝기는 수소로 덮인 면이 지구를 향할 때 최대가 되고 반대쪽 반구가 헬륨으로 덮여 있는 경우 최소로 변하는 것으로 나타났습니다.

문제는 왜인가? Caiazzo는 “우리는 마침내 전환 과정에서 백색 왜성을 발견했을 수도 있습니다.”라고 말했습니다. 물리학 세계. 실제로 발견을 조사하기 위해 모인 Caiazzo 팀의 조사 결과에 따르면 야누스는 전환기에 갇힌 것으로 보입니다. 반구 중 하나에서는 헬륨 대류가 수소를 소비한 것처럼 보이지만, 신기하게도 다른 반구에서는 같은 일이 일어나지 않은 것 같습니다. 글쓰기 자연, 연구팀은 백색 왜성의 중심에서 충분히 강한 자기장이 상쇄되어 한쪽 반구에서 헬륨 대류를 억제할 수 있고 다른 반구에서는 그렇지 않을 수 있다고 제안하지만 이 설명은 잠정적입니다. 말하자면, 이전에는 반쪽이 둘인 백색왜성을 본 사람이 아무도 없습니다.

팀원은 "이를 예측하는 모델은 없습니다."라고 말합니다. 피에르 엠마뉴엘 트레블레이, 영국 워릭 대학교의 천문학자. "천체물리학에서 뭔가가 엉망이고 미세 조정이 필요할 때 사람들은 종종 자기장을 언급하는데, 이것이 그 완벽한 예입니다."

백색 왜성의 약 20%는 자성을 갖고 있으며, 일부는 최대 1억 가우스에 달하는 자기장 강도를 갖고 있습니다. 비교해 보면, 지구의 자기장은 가우스의 절반인 반면, 태양 표면의 자기장 강도는 약 1000가우스입니다. Janus의 경우 팀은 필드가 1~XNUMX만 가우스가 되어야 한다고 추정합니다. 더 강해지면 별의 스펙트럼 선이 왜곡됩니다.

Caiazzo는 “야누스의 경우, 두 면의 서로 다른 구성을 설명하기가 매우 어렵기 때문에 자기장이 있다고 가정합니다.”라고 말했습니다. 그러나 그녀는 "우리는 왜 일부 백색 왜성만이 자성을 띠는지, 그리고 이러한 엄청난 다양성의 장 강도가 어디서 나오는지 아직도 모릅니다."라고 덧붙입니다.

백색 왜성 합병?

야누스의 강력하고 편향된 자기장, 빠른 회전 속도, 높은 질량(태양 질량의 1.20~1.27배), 양면 구성 등은 모두 매우 놀라운 백색 왜성을 가리킨다. Tremblay의 경우 이는 다른 요인이 작용할 수 있음을 나타냅니다. “이 백색 왜성에는 자기장 외에도 뭔가 특별한 것이 있는 것이 분명합니다.”라고 그는 말합니다.

트렘블레이는 야누스가 두 개의 백색 왜성의 합병을 통해 형성되었을 수 있다고 추측합니다. 이는 내부 자기 발전기를 생성했을 수 있는 사건입니다. "빠른 회전, 자기장 생성 및 비대칭성은 모두 이분법적 진화와 합병을 가리킨다"고 그는 말합니다.

Tremblay는 또한 자기장이 상쇄 쌍극자라는 점에도 회의적입니다. 백색 왜성의 내부 자기장 구조는 아직 잘 이해되지 않았으며, 그의 견해로는 오프셋 쌍극자를 사용하면 고차 자기장 기하학이 숨겨질 수 있다고 합니다.

거의 순수한 산소 대기를 지닌 백색 왜성은 천문학자들을 놀라게 합니다.

“제 생각에는 자기장이 양극성이 아닐 수도 있다는 뜻입니다.”라고 Tremblay는 말합니다. “대신에 XNUMX개의 극이 있는 XNUMX중극이 될 수도 있습니다. 그렇다고 해서 필드가 중앙에서 오프셋된다는 의미는 아닙니다.”

거리 측정에 대한 시사점

백색 왜성이 Ia형 초신성으로 폭발할 때, 그 밝기를 잘 이해하면 천문학자들은 이를 표준 양초로 취급할 수 있습니다. 이는 우주 전체의 거리와 우주 팽창 속도를 측정하는 데 중요한 도구입니다. 그러나 천문학자들은 하나의 백색 왜성이 동반성으로부터 너무 많은 물질을 축적하여 폭발할 때 얼마나 많은 Ia형 초신성이 발생하는지, 두 백색 왜성의 합병으로 인해 찬드라세카르 질량을 초과하는 초신성이 얼마나 많이 발생하는지에 대해 아직 확신하지 못하고 있습니다. 태양 질량의 한계는 1.44이며 폭발합니다.

만약 야누스가 실제로 두 개의 더 작은 백색왜성의 합병의 산물이라면, 반전이 백색왜성의 더 많은 예를 찾는 것은 천문학자들이 그러한 시스템의 수와 Ia형 초신성 개체군에 얼마나 기여할 수 있는지를 제한할 수 있게 해줄 것입니다.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/two-faced-white-dwarf-star-leaves-astronomers-puzzled/