Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосАстрономы «сдулись» странной двуликой звездой

Астрономы «сдулись» странной двуликой звездой

- Advertisement -

Астрономы впервые обнаружили белый карлик с двумя разными гранями, одна из водорода, а другая из гелия. Открытие поднимает новые теории об эволюции белых карликов и роли магнитных полей в формировании небесных тел. Авторы и права: К. Миллер, Калифорнийский технологический институт/IPAC.

Необычный белый Гном звезда состоит из водорода с одной стороны и гелия с другой.

Впервые для белых карликов, выгоревших ядер мертвых звезд, астрономы обнаружили, что по крайней мере один член этого космического семейства двуликий. Одна сторона белого карлика состоит из водорода, а другая — из гелия.

«Поверхность белого карлика полностью меняется с одной стороны на другую», — говорит Илария Кайаццо, аспирант Калифорнийского технологического института, которая возглавляет новое исследование результатов в журнале. Природа. «Когда я показываю наблюдения людям, они в восторге».

Белые карлики — это обжигающие остатки звезд, которые когда-то были похожи на наше Солнце. По мере того, как звезды стареют, они превращаются в красных гигантов; в конце концов, их внешний пушистый материал сдувается, а ядра сжимаются в плотные, раскаленные добела белые карлики. Наше Солнце превратится в белого карлика примерно через 5 миллиардов лет.

Иллария Кайаццо, научный сотрудник с докторской степенью в области астрономии, объясняет, как ее команда использовала ZTF для обнаружения очень необычного «двуликого» белого карлика — одна сторона полностью состоит из гелия, а другая — из водорода. Кредит: Калифорнийский технологический институт

Новооткрытый белый карлик, получивший прозвище Янус в честь двуликого римского бога перехода, был первоначально обнаружен Zwicky Transient Facility (ZTF), инструментом, который каждую ночь сканирует небо из Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института недалеко от Сан-Диего. Кайаццо искала сильно намагниченные белые карлики, такие как объект, известный как ZTF J1901+1458, который она и ее команда нашли ранее с помощью ZTF. Один объект-кандидат отличался быстрыми изменениями яркости, поэтому Кайаццо решил продолжить исследование с помощью ХИМЕРА инструмент в Паломаре, а также HiPERCAM на Gran Telescopio Canarias на Канарских островах в Испании. Эти данные подтвердили, что Янус вращается вокруг своей оси каждые 15 минут.

Последующие наблюдения, проведенные с помощью обсерватории В. М. Кека на вершине Маунакеа на Гавайях, выявили драматическую двуликую природу белого карлика. Команда использовала прибор под названием спектрометр, чтобы распределить свет белого карлика на радугу длин волн, которые содержат химические отпечатки пальцев. Данные показали присутствие водорода, когда в поле зрения была одна сторона объекта (без признаков гелия), и только гелия, когда в поле зрения повернулась другая сторона.

Двуликая белая карликовая звезда

В концепте этого художника изображен двуликий белый карлик по прозвищу Янус. Голубой мертвый пепел звезды, которая когда-то была такой же звездой, как наше Солнце, состоит в основном из водорода с одной стороны и гелия с другой (водородная сторона выглядит ярче). Своеобразная двуликая природа этого белого карлика может быть связана с взаимодействием магнитных полей и конвекции или смешиванием материалов. На стороне гелия, которая кажется пузырьковой, конвекция разрушила тонкий слой водорода на поверхности и подняла гелий под ним. Авторы и права: К. Миллер, Калифорнийский технологический институт/IPAC.

Что могло заставить белого карлика, парящего в одиночестве в космосе, иметь такие совершенно разные лица? Команда признает, что они сбиты с толку, но выдвинула несколько возможных теорий. Одна из идей состоит в том, что мы можем быть свидетелями того, как Янус проходит редкую фазу эволюции белых карликов.

«Не все, но некоторые белые карлики переходят от преобладания водорода к гелию на своей поверхности», — объясняет Кайаццо. «Возможно, мы поймали одного такого белого карлика на месте преступления».

После образования белых карликов их более тяжелые элементы опускаются к их ядрам, а их более легкие элементы — водород является самым легким из всех — всплывают на поверхность. Но со временем, когда белые карлики остывают, считается, что материалы смешиваются друг с другом. В некоторых случаях водород подмешивается внутрь и разбавляется, так что гелий становится более распространенным. Янус может олицетворять эту переходную фазу, но возникает один насущный вопрос: почему переход происходит таким бессвязным образом, когда одна сторона развивается раньше другой?

Ответ, по мнению научной группы, может заключаться в магнитных полях.

Магнитные поля двуликой звезды белого карлика

Ученые считают, что магнитные поля могут объяснить необычный двуликий вид белого карлика по прозвищу Янус. Одна сторона поверхности мертвой звезды состоит в основном из водорода, а другая — из гелия, как показано на анимации этого художника. Асимметричные магнитные поля (видимые как петлевые линии) могли повлиять на смешивание материалов в белом карлике таким образом, что это вызвало их неравномерное распределение. В этой анимации ускорено вращение белого карлика; обычно он вращается вокруг своей оси каждые 15 минут. Янус находится на расстоянии около 1300 световых лет в созвездии Лебедя. Авторы и права: К. Миллер, Калифорнийский технологический институт/IPAC.

«Магнитные поля вокруг космических тел, как правило, асимметричны или сильнее с одной стороны», — объясняет Кайаццо. «Магнитные поля могут предотвратить смешивание материалов. Таким образом, если магнитное поле сильнее с одной стороны, то на этой стороне будет меньше перемешивания и, следовательно, больше водорода».

Другая теория, предложенная командой для объяснения двух лиц, также зависит от магнитных полей. Но в этом сценарии считается, что поля изменяют давление и плотность атмосферных газов.

«Магнитные поля могут привести к снижению давления газа в атмосфере, и это может привести к образованию водородного «океана» там, где магнитные поля самые сильные», — говорит соавтор Джеймс Фуллер, профессор теоретической астрофизики Калифорнийского технологического института. «Мы не знаем, какая из этих теорий верна, но мы не можем придумать никакого другого способа объяснить асимметричные стороны без магнитных полей».

Чтобы помочь решить эту загадку, команда надеется найти больше белых карликов, похожих на Януса, с помощью обзора неба ZTF. «ZTF очень хорошо находит странные объекты, — говорит Кайаццо. По ее словам, будущие исследования, такие как те, которые будут выполняться обсерваторией Веры С. Рубин в Чили, должны сделать поиск переменных белых карликов еще проще.

Ссылка: «Вращающийся белый карлик показывает разные композиции на противоположных гранях» Иларии Кайаццо, Кевина Б. Берджа, Пьера-Эммануэля Трембле, Джеймса Фуллера, Лилии Феррарио, Бориса Т. Ганзике, Дж. Дж. Гермеса, Джереми Хейла, Аделы Кавка, С. Р. Кулкарни, Томаса Р. Марша, Пшемека Мроза, Томаса А. Принса, Харви Б. Ричера, Антонио К. Родри Гес, Ян ван Рустель, Захари П. Вандербош, Стефан Веннес, Дайал Викрамасингх, Викрам С. Диллон, Стюарт П. Литтлфэр, Джеймс Мандей, Ингрид Пелисоли, Дэниел Перли, Эрик С. Беллм, Элме Бридт, Алекс Дж. Браун, Ричард Декани, Эндрю Дрейк, Мартин Дж. Дайер, Мэтью Дж. Грэм, Мэтью Дж. Грин, Расс Р. Ла ее, Пол Керри, Стивен Г. Парсонс, Рид Л. Риддл, Бен Рашолм и Дэйв И. Сахман, 19 июля 2023 г., Природа.
DOI: 10.1038/s41586-023-06171-9

Исследование финансировалось Институтом теоретической физики Уолтера Берка Калифорнийского технологического института, Европейским исследовательским советом, Фондом Леверхалма и Советом по науке и технологиям Соединенного Королевства.

Наблюдения от НАСАОбсерватория Нилса Герелса Swift, переименованная в честь Герелса, выпускника Калифорнийского технологического института (доктор философии ’82), который скончался в 2017 году, также использовалась в исследовании, чтобы помочь сузить температуру объекта до жгучих 35 000 кельвинов (примерно 35 000 градусов). Цельсия).

ZTF Калифорнийского технологического института финансируется Национальным научным фондом и международным сотрудничеством партнеров. Дополнительная поддержка поступает от Фонда Хейзинга-Саймонса и Калифорнийского технологического института. Данные ZTF обрабатываются и архивируются IPAC, научным и астрономическим центром данных Калифорнийского технологического института. НАСА поддерживает поиск ZTF объектов, сближающихся с Землей, в рамках программы наблюдения за объектами, сближающимися с Землей.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме