gov-civil-vilareal.ptLiten, men mektig: Astronomer finner den minste, men mest massive hvite dvergen som noen gang er sett
>Astronomer har funnet en liten, men mektig død (ish) stjerne, en hvit dverg som er både den minste og mest massive noensinne . Den snurrer også raskt, pakker et magnetisk felt i sving og kan til slutt kollapse til en enda mindre og tettere nøytronstjerne.
Seriøst, denne rare lille tingen har alt.
En hvit dverg er det som er igjen etter at en stjerne som Solen dør . Akkurat nå smelter solen lykkelig hydrogen inn i helium i kjernen, og gir den energien vi mottar, så vel som trykket den trenger for å understøtte noen milliarder tonn materiale i de ytre lagene som presser ned på kjernen.
Når hydrogenbrenselet går tomt, oppstår en komplisert serie hendelser. Noen trinn på veien er at den nå hel-helium-kjernen begynner å smelte sammen til å bli karbon og oksygen, mens de ytre lagene hovner opp og begynner å blåse bort i tette partikler. Etter hvert blir kjernen utsatt for plass. Varm og supertett kaller vi dette objektet a hvit dverg . Når den først er dannet, sitter den vanligvis der i rommet og sakte avkjøles med tiden.
Hubble -bilde av en av de nærmeste binære stjernene til Solen: Sirius A (i midten) og dens hvite dvergkompis B (nederst til venstre); A er omtrent 10 000 ganger lysere. Kreditt: NASA, ESA, H. Bond (STScI) og M. Barstow (University of Leicester
En typisk hvit dverg er omtrent halvparten av solens masse, men den saken komprimeres av sin egen tyngdekraft til en tett ball bare på størrelse med jorden. Det er tett. Så tett at kvantemekanikken løfter sitt bisarre hode: Den blir holdt oppe av det som kalles elektron degenerasjonstrykk , en merkelig tilstand der elektroner frastøter hverandre med enorm iver, langt sterkere enn de vanlige 'lignende ladningene frastøter'. Dette trykket er det som holder den hvite dvergen opp mot sin egen latterlig sterke tyngdekraft.
Men det betyr også at hvis du legger masse til en hvit dverg, blir den mindre . Vanligvis når du legger masse til noe (tenk to leireboller du smører sammen) blir det større. Men med degenerasjonstrykk skjer det motsatte.
Og det bringer oss til den hvite dvergen ZTF J190132.9+145808.7.
Et team av astronomer fant det i en undersøkelse av himmelen tatt med Zwicky Transient Facility (derav ZTF i navnet), som ser etter objekter som beveger seg eller endrer lysstyrke. Stjernen var uvanlig: Den hadde en merkelig farge for en hvit dverg, spesielt en knyttet til hvite dverger med uvanlig høy masse.
De fulgte opp med observasjoner ZTF J190132.9+145808.7 (la oss kalle det J1901 for kort) på 5-meters teleskopet ved Palomar-observatoriet og fant at den hvite dvergen var variabel og endret lysstyrken raskt. Og jeg mener raskt: Det ble lysere og svakere på en tid på 6,94 minutter. Ja, minutter. Dette indikerer rotasjonshastigheten, som i seg selv er forbløffende: Et objekt tusenvis av kilometer på tvers snurrer på under 7 minutter!
Gaia -observasjoner indikerte en avstand på 134 lysår fra Jorden, som er ganske nær, og også at det er glødende varmt ved omtrent 46 000 ° C - åtte ganger varmere enn solen. Med alle disse målingene i hånden, kunne astronomene da finne størrelsen på J1901, og det er her ting blir veldig rart: Den er liten, like under 4300 kilometer bred, den minste hvite dvergen som noen gang er sett.
Kunstverk som viser den hvite dvergen ZTF J190132.9+145808.7, den minste som noen gang er funnet, sammenlignet med månen i målestokk. Kreditt: Giuseppe Parisi
Det er en tredjedel av jordens størrelse, bare litt større enn månen! Liten, selv for en hvit dverg. Spesielt for en. Husk at mer masse betyr mindre stjerne, så denne må være massiv. Faktisk beregner de at den er omtrent 1,35 ganger solens masse.
Og det er her dette blir fantastisk. Det gjør den til den mest massive hvite dvergen som er kjent, og faktisk nesten den mest massive en hvit dverg noen gang kan være .
Hvis en hvit dverg kommer til omtrent 1,44 ganger solens masse, kan ikke trykket av elektrondegenerasjon holde den oppe. Den kollapser under sin egen tyngdekraft. På punktet den blir enten en enda tettere og skumlere nøytronstjerne , eller det eksploderer: Detonerer, river seg i stykker og skaper en supernova.
J1901 er det nærmeste som noen gang har sett denne grensen.
Teamet tror at J1901 startet som to stjerner som Solen i en binær bane rundt hverandre. Etter hvert ble de begge røde kjemper, døde og etterlot seg hvite dvergkropper, hver med kanskje 2/3 massen av Solen. Over milliarder av år spiraliserte de seg sammen og fusjonerte (sannsynligvis for mindre enn 100 millioner år siden, gitt den høye temperaturen), og dannet denne ultramassive, men mindre enn eksploderende hvite dvergen.
Det forklarer også noen andre egenskaper ved det. Den raske spinningen er fornuftig fordi to objekter som spiraler nærmere har mye vinkelmoment, noe som betyr at det siste sammenslåtte objektet skal spinne raskt - de fleste hvite dverger har en spinneperiode på mange timer, så denne er ganske rask.
De målte også et voldsomt magnetfelt for J1901, omtrent en milliard ganger jordens magnetfeltstyrke. Teoretiske modeller viser at to hvite dverger som fusjonerer kan generere enorm magnetisme, så det passer også.
De bemerker i papiret at etter hvert som stjernen eldes, kan en rekke kjernefysiske reaksjoner i kjernen resultere i isotoper av natrium- og magnesiumabsorberende elektroner. Tingen er at disse elektronene er nødvendige for å støtte stjernen. Hvis elektronene blir absorbert, vil stjernen krympe enda mer. Hvis det krymper for mye, kan det bygge opp nok trykk til å falle sammen og uansett bli en nøytronstjerne.
Det kan også eksplodere, avhengig av spesifikke egenskaper som er vanskelige å finne. På den nåværende avstanden ville det vært dårlig - supernovaer er svært energiske - men den gode nyheten er at selv om dette skjer (og det er sannsynligvis usannsynlig), ville det ikke skje i milliarder av år, og i mellomtiden vil J1901s bevegelse rundt galaksen ta det langt fra oss.
eks ønsker å møtes
Denne oppdagelsen er viktig av mange grunner. 95% av alle stjernene blir til slutt hvite dverger, og halvparten av dem er i binære systemer, så vi bør forvente å se mange hvite dverger som ligner på J1901. Nærheten til oss antyder også det; hvis de var sjeldne, ville du forvente at den nærmeste skulle være titusenvis av lysår unna over galaksen, ikke rett ved siden av på 134 lysår unna. Så det er et godt eksempel på det som må være et felles objekt, men svært få av dem har blitt studert nøye. Noen få andre små og massive hvite dverger er kjent, men J910 er rekordholder for størrelse.
Binære hvite dverger kan også generere supernovaer, og de på sin side forteller oss mye om oppførselen til universet som helhet, så det er kult.
Omtrent 400 000 hvite dverger i galaksen vår er katalogisert, men det burde det være milliarder mer. Merkelige er uunngåelige i en så stor utvalgsstørrelse. Hvilke andre overraskende er ennå ikke avdekket? Og hva vil vi lære om dette merkelige kosmos vi lever i når de blir funnet?
