Przejdź do głównej zawartości

Poznawanie przyjaznego sąsiedztwa niezwykle małomasywnego białego karła

Gwiazdy większość swojego życia spędzają na ciągu głównym, gdzie łączą wodór z helem w swoich jądrach. Po wypaleniu całego wodoru w swoim jądrze, gwiazda opuszcza ciąg główny i przechodzi kilka późniejszych etapów ewolucji. Podczas, gdy masywne gwiazdy o masie powyżej 8 słońc umierają i stają się gwiazdami neutronowymi lub czarnymi dziurami, większość gwiazd we Wszechświecie traci swoje zewnętrzne warstwy i staje się mgławicami planetarnymi. W centrach tych obiektów znajdują się jądra martwych obecnie gwiazd, zwane białymi karłami.


Białe karły są interesujące z kilku powodów. Pozwalają nam uzyskać informacje na temat późniejszych stadiów ewolucji gwiazd, poznać szczegóły dotyczące populacji gwiezdnych, a nawet uzyskać wgląd we właściwości egzotycznej materii. Istnieje określona klasa białych karłów, która jest szczególnie intrygująca, znana jako białe karły o ekstremalnie niskiej masie, których masy są mniejsze niż 0,3 masy Słońca. Bazując na naszym obecnym rozumieniu ewolucji gwiazd, pojedyncza gwiazda nie jest w stanie stworzyć tak słabego białego karła. Dlatego obiekty te muszą tracić znaczną część swojej masy w miarę starzenia się. Jeden ze sposobów jest taki, że współtowarzysze kradną od nich masę. Te obiekty są rzadkie (znanych jest mniej niż 100) i mają tendencję do życia w układach podwójnych.

Chociaż jego gwiazda macierzysta nie żyje, nie oznacza to, że biały karzeł nie ma już w sobie życia. Ponieważ są to jądra starych gwiazd, są one niezwykle gorące i emitują znaczne ilości wysokoenergetycznego promieniowania UV. Z czasem pojedynczy biały karzeł po prostu ostygnie i zniknie, ale jeżeli ma partnera, może emitować fale grawitacyjne, gdy obiekty krążą wokół siebie lub nawet eksplodować, gdy stanie się zbyt masywny.

W wyniku nieoczekiwanych obserwacji 2MASS J050051.85–093054.9 (w skrócie J0500−0930), potwierdzono, że jest on rzadkim małomasywnym białym karłem. Korzystając z satelity Gaia, który mierzy odległości do gwiazd metodą paralaksy, autorzy stwierdzili, że J0500−0930 jest najbliższym małomasywnym białym karłem znajdującym się w odległości zaledwie 71 parseków od Ziemi. Na szczęście J0500−0930 znalazł się w jednym z sektorów obserwacyjnych satelity TESS, który wykonuje fotometrię w 30-minutowych odstępach.

Biorąc widma J0500−0930 w różnych momentach, autorzy pracy zmierzyli prędkość białego karła wykorzystując efekt Dopplera. Wykreślając prędkość obiektu w czasie, stworzyli tzw. krzywą prędkości radialnej. Autorzy ponownie obliczyli moc widma i byli w stanie dopasować się do okresu orbitalnego, co jest zgodne z tym obliczonym na podstawie krzywej blasku TESS.

W końcu, autorzy chcą oszacować ważne parametry białego karła i jego atmosfery, takie jak temperatura oraz grawitacja powierzchni. Robią to na dwa sposoby, dopasowując zarówno widma jak i rozkład energii widmowej białego karła. Łącząc pomiary temperatury i lokalizację w przestrzeni J0500−0930 z amplitudą krzywej prędkości radialnej, autorzy byli w stanie oszacować jego masę na 0,17 masy Słońca, ze słabym towarzyszem o masie ~ 0,3 masy Słońca. Można zauważyć, że w porównaniu z innymi małomasywnymi białymi karłami, J0500−0930 należy do małomasywnych białych karłów o najniższej masie.

Układy podwójne białych karłów stanowią wyjątkową okazję do badania fizyki poza ewolucją gwiazd. Gdy dwa białe karły krążą wokół siebie, wywołują niewielkie zmarszczki w czasoprzestrzeni i powoli tracą energię w wyniku promieniowania grawitacyjnego. W przyszłości LISA znajdzie wiele takich układów w Galaktyce. Dostarczy nam to cennych informacji na temat populacji gwiazd, transferu masy i zwartych układów podwójnych.

Ponadto wiadomo, że supernowe typu Ia powstają w wyniku eksplozji białych karłów. Uważa się, że takie zdarzenie może się wytworzyć na dwa sposoby. Pierwszy to taki, w którym jest pojedynczy biały karzeł. Drugi, i prawdopodobnie bardziej powszechny scenariusz to połączenie się dwóch białych karłów. Supernowe typu Ia są kluczowe dla naszego zrozumienia ewolucji Wszechświata, ponieważ są one tzw. świecami standardowymi. Dlatego bardzo ważne jest, abyśmy nadal doskonalili naszą wiedzę na temat tego, jak one faktycznie powstają.

Niestety, J0500−0930 i towarzyszący mu biały karzeł będą emitować jedynie słabe fale grawitacyjne, poniżej granicy wykrywalności LISA. Nie połączą się także w ciągu najbliższych 30 mld lat (znacznie powyżej obecnego wieku Wszechświata), a nawet wtedy mogą nie być wystarczająco masywne, aby stworzyć supernową. Jednak w celu interpretacji wyników misji, takich, jak LISA oraz dalszego ograniczania mechanizmów napędzających supernowe typu Ia ważne jest, aby mieć podobne układy, na których można dokonywać szczegółowych i precyzyjnych pomiarów. Musimy zatem zaprzyjaźnić się z naszymi sąsiadami, takimi jak J0500−0930, z których można uzyskać tak cenne informacje.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds