Астрономы обнаружили самый маленький и самый массивный белый карлик, который когда-либо видели. Тлеющий пепел, оставшийся после слияния двух менее массивных белых карликов, вес которого превышает массу нашего Солнца, упакован в тело размером с нашу Луну. Этот тяжелый белый карлик был описан в исследовании, опубликованном в Nature. Статья изучает не только новый космический объект, но и сам механизм образования тлеющих трупов звезд.
Выводы ученых звучат странно, но белые карлики меньшего размера оказываются более массивными. Это связано с тем, что у белых карликов отсутствует ядерное горение, которое удерживает нормальные звезды от их собственной гравитации, а их размер регулируется квантовой механикой.
Открытие было сделано компанией Zwicky Transient Facility, или ZTF, которая работает в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института. Два гавайских телескопа — обсерватория WM Keck на Маунакее, остров Гавайи и Pan-STARRS (Панорамный обзорный телескоп и система быстрого реагирования) Гавайского университета на острове Халикала, Мауи — помогли охарактеризовать мертвую звезду вместе с 200-дюймовым телескопом Хейла в Паломаре, космической обсерватории European Gaia и обсерватории NASA Нила Герелса Свифта.
Белые карлики — это свернувшиеся остатки звезд, вес (и размер) которых не превышал массы нашего Солнца более чем в 8 раз. Наше Солнце, например, после того, как оно впервые превратится в красного гиганта, примерно через 5 миллиардов лет, в конечном итоге сбросит свои внешние слои и сожмется в компактный белый карлик. Около 97 процентов всех звезд становятся белыми карликами.
В то время как наше Солнце находится в космосе в одиночестве без звездного партнера, многие звезды вращаются вокруг друг друга парами. Звезды стареют вместе, и если их масса меньше восьми солнечных масс, они обе превратятся в белых карликов.
Это небольшое отступление подводит нас к сути открытия. То, что обнаружили астрономы представляет собой пример того, что может произойти после этого этапа. Пара белых карликов, которые вращаются друг вокруг друга, теряют энергию в виде гравитационных волн и в конечном итоге сливаются. Если мертвые звезды достаточно массивны, они взрываются, превращаясь в сверхновую типа Ia. Но если они меньше определенного порога массы, они объединяются в новый белый карлик, который тяжелее любой звезды-прародителя. Этот процесс слияния усиливает магнитное поле этой звезды и ускоряет ее вращение по сравнению с вращением ее предшественников.
Астрономы говорят, что недавно найденный крошечный белый карлик, названный ZTF J1901 + 1458, пошел последним путем эволюции: его предки слились и создали белый карлик, в 1,35 раза превышающий массу нашего Солнца. Белый карлик имеет экстремальное магнитное поле почти в 1 миллиард раз сильнее, чем наше Солнце, и вращается вокруг своей оси с бешеной скоростью — один оборот каждые семь минут (самый энергичный из известных белых карликов, названный EPIC 228939929, совершает оборот вокруг своей оси за 5,3 минуты).
Более того, авторы работы считают, что объединенный белый карлик может быть достаточно массивным, чтобы превратиться в богатую нейтронами мертвую звезду или нейтронную звезду, которая обычно образуется, когда звезда, намного более массивная, чем наше Солнце, взрывается в сверхновой.
Если эта гипотеза образования нейтронных звезд верна, это может означать, что значительная часть других нейтронных звезд принимает форму именно таким образом. Близость нового обнаруженного объекта (около 130 световых лет) и его молодой возраст (около 100 миллионов лет или меньше) указывают на то, что подобные объекты могут встречаться в нашей галактике намного чаще.
В будущем астрономы планируют использовать ZTF для поиска большего количества белых карликов, подобных этому, и для изучения подобных обхектов в целом. Есть так много вопросов, на которые нужно ответить, например, какова скорость слияния белых карликов в галактике, и достаточно ли этого, чтобы объяснить количество сверхновых типа Ia? Как магнитное поле генерируется в этих мощных событиях и почему между белыми карликами наблюдается такое разнообразие значений напряженности магнитного поля? Обнаружение большой популяции белых карликов, рожденных в результате слияний, поможет нам ответить на все эти и многие другие вопросы.