gov-civil-vilareal.ptLille men mægtig: Astronomer finder den mindste, men mest massive hvide dværg, der nogensinde er set
>Astronomer har fundet en lille, men mægtig død (ish) stjerne, en hvid dværg, der er både den mindste og mest massive nogensinde set . Det snurrer også hurtigt, pakker et magnetisk felt, der er i gang, og kan til sidst falde sammen til en endnu mindre og tættere neutronstjerne.
Seriøst, denne underlige lille ting har det hele.
En hvid dværg er det, der er tilbage, efter at en stjerne som Solen dør . Lige nu smelter Solen heldigvis brint i helium i sin kerne og forsyner den med den energi, vi modtager, samt det tryk, den har brug for for at understøtte de tonsvis af materialer i dens ydre lag, der presser ned på kernen.
Når brintbrændstoffet løber tør, opstår der en kompliceret række begivenheder. Nogle trin på vejen er, at den nu hel-heliumkerne begynder at smelte sammen til kulstof og ilt, mens de ydre lag svulmer op og begynder at blæse væk i en tæt vind af partikler. Til sidst bliver kernen udsat for rummet. Varmt og super-tæt, kalder vi dette objekt a hvid dværg . Når den først er dannet, sidder den generelt lidt der i rummet og langsomt køler af med tiden.
Hubble -billede af en af de nærmeste binære stjerner til Solen: Sirius A (i midten) og dens hvide dværgkammerat B (nederst til venstre); A er cirka 10.000 gange lysere. Kredit: NASA, ESA, H. Bond (STScI) og M. Barstow (University of Leicester
hvorfor er fejlen i vores stjerner vurderet pg 13
En typisk hvid dværg er omtrent halvdelen af Solens masse, men det stof komprimeres alt sammen af sin egen tyngdekraft til en stram kugle, der kun er på størrelse med Jorden. Det er tæt. Så tæt, at kvantemekanikken løfter sit bizarre hoved: Det bliver holdt op af det, der hedder elektron degenerationstryk , en mærkelig tilstand, hvor elektroner frastøder hinanden med enorm iver, langt stærkere end de sædvanlige 'lignende ladninger frastøder' slags. Dette pres er det, der holder den hvide dværg op mod sin egen latterligt stærke tyngdekraft.
Men det betyder også, at hvis du tilføjer masse til en hvid dværg, får den mindre . Normalt når du tilføjer masse til noget (tænk to lerkugler du smoosh sammen) bliver det større. Men med degenerationstryk sker det modsatte.
Og det bringer os til den hvide dværg ZTF J190132.9+145808.7.
Et team af astronomer fandt det i en undersøgelse af himlen taget ved hjælp af Zwicky Transient Facility (deraf ZTF i dets navn), som leder efter objekter, der bevæger sig eller ændrer lysstyrke. Stjernen var usædvanlig: Den havde en ulige farve for en hvid dværg, specifikt en forbundet med hvide dværge med en usædvanlig høj masse.
De fulgte op med observationer ZTF J190132.9+145808.7 (lad os kalde det J1901 for kort) på 5-meters teleskopet ved Palomar-observatoriet og fandt, at den hvide dværg var variabel og ændrede dens lysstyrke hurtigt. Og jeg mener hurtigt: Det blev lysere og svagere i en tidsskala på 6,94 minutter. Ja, minutter. Dette angiver dens rotationshastighed, hvilket i sig selv er forbløffende: Et objekt tusinder af kilometer på tværs spinder på under 7 minutter!
Gaia -observationer indikerede en afstand på 134 lysår fra Jorden, hvilket er ret tæt, og også at det er glødende varmt ved omkring 46.000 ° C - otte gange varmere end Solen. Med alle disse målinger i hånden kunne astronomerne derefter finde J1901s størrelse, og det er her tingene bliver virkelig mærkelige: Den er lille, lige under 4.300 kilometer bred, den mindste hvide dværg, der nogensinde er set.
Kunstværk, der viser den hvide dværg ZTF J190132.9+145808.7, den mindste, der nogensinde er fundet, sammenlignet med månen i målestok. Kredit: Giuseppe Parisi
Det er en tredjedel af Jordens størrelse, kun en smule større end Månen! Lille, selv for en hvid dværg. Især For en. Husk, mere masse betyder mindre stjerne, så denne må være massiv. Faktisk beregner de, at det er cirka 1,35 gange solens masse.
Og det er her, det bliver fantastisk. Det gør den til den mest massive hvide dværg, og faktisk næsten den mest massive til en hvid dværg nogensinde kan være .
Hvis en hvid dværg når omkring 1,44 gange solens masse, kan selv trykket ved elektrondegeneration ikke holde den op. Det falder sammen under sin egen tyngdekraft. På det tidspunkt den bliver enten en endnu tættere og skræmmende neutronstjerne , eller det eksploderer: Detonerer, river sig i stykker og skaber en supernova.
J1901 er det nærmeste, der nogensinde er set til denne grænse.
Holdet synes, at J1901 startede som to stjerner som Solen i et binært kredsløb om hinanden. Til sidst blev de begge røde giganter, døde og efterlod hvide dværgkroppe, hver med måske 2/3 af Solens masse. Over milliarder af år spiraliserede de sammen og fusionerede (sandsynligvis for mindre end 100 millioner år siden i betragtning af den høje temperatur) og dannede denne ultra-massive, men mindre end eksploderende hvide dværg.
Det forklarer også nogle andre egenskaber ved det. Det hurtige spin giver mening, fordi to objekter, der spiraler tættere, har meget vinkelmoment, hvilket betyder, at det sidste fusionerede objekt skal spinde hurtigt - de fleste hvide dværge har en centrifugeringsperiode på mange timer, så denne er ret hurtig.
De målte også et voldsomt magnetfelt for J1901, cirka en milliard gange Jordens magnetfeltstyrke. Teoretiske modeller viser, at to hvide dværge, der fusionerer, kan generere enorm magnetisme, så det passer også.
De bemærker i deres papir, at når stjernen ældes, kan en række nukleare reaktioner i kernen resultere i isotoper af natrium- og magnesiumabsorberende elektroner. Tingen er, at disse elektroner er nødvendige for at understøtte stjernen. Hvis elektronerne bliver absorberet, vil stjernen krympe endnu mere. Hvis det krymper for meget, kan det opbygge nok tryk til at falde sammen og alligevel blive en neutronstjerne.
Det kan også eksplodere afhængigt af specifikke egenskaber, der er svære at fastgøre. På sin nuværende afstand ville det være dårligt - supernovaer er meget energiske - men den gode nyhed er, at selvom dette sker (og det er sandsynligvis usandsynligt), ville det ikke ske i milliarder af år, og i mellemtiden vil J1901s bevægelse rundt om galaksen bære det langt fra os.
Denne opdagelse er vigtig af mange grunde. 95% af alle stjerner bliver til sidst hvide dværge, og halvdelen af dem er i binære systemer, så vi bør forvente at se masser af hvide dværge, der ligner J1901. Dens nærhed til os antyder også det; hvis de var sjældne, ville du forvente, at den nærmeste var titusinder af lysår væk på tværs af galaksen, ikke lige ved siden af 134 lysår væk. Så det er et godt eksempel på, hvad der må være et fælles objekt, men meget få af dem er blevet undersøgt nøje. Et par andre små og massive hvide dværge kendes, men J910 er rekordholderen for størrelse.
Binære hvide dværge kan også generere supernovaer, og dem fortæller os igen meget om universets adfærd som helhed, så det er fedt.
Omkring 400.000 hvide dværge i vores galakse er blevet katalogiseret, men det burde der være milliarder mere. Mærkelige er uundgåelige i en så stor stikprøve. Hvilke andre overraskende mangler endnu at blive afdækket? Og hvad vil vi lære om dette mærkelige kosmos, vi lever i, når de findes?
