Jak masywne są białe karły? Ważą się ich gwiezdni towarzysze

Gdy gwiazda kończy swój żywot na ciągu głównym, traci swoje zewnętrzne warstwy i staje się białym karłem, to jak masywna będzie? Aby odpowiedzieć na to pytanie, astronomowie zwracają się ku binarnym towarzyszom białych karłów.

Biały karzeł w centrum Mgławicy Pierścień (M57).
Źródło: NASA, ESA oraz Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration.

Częste zakończenia
Z wyjątkiem kilku procent gwiazd, które zakończą swoje życie w potężnych kosmicznych eksplozjach, prawie wszystkie gwiazdy w naszej Galaktyce są skazane na stanie się białymi karłami. Nasza własna gwiazda zmierza w tym kierunku: za około pięć miliardów lat Słońce wyczerpie zapasy wodoru w jądrze, stanie się czerwonym olbrzymem i wyrzuci swoje zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną, odsłaniając swoje płonące gorące jądro. Jądro będzie świecić przez kolejne dziesięć miliardów lat – lub dłużej! – jako biały karzeł, zanim zniknie z pola widzenia.

Pomimo tego, że większość gwiazd staje się białymi karłami, pozostaje wiele pytań dotyczących tych zwartych gwiezdnych pozostałości. Jednym z nich jest związek pomiędzy masą gwiazdy ciągu głównego a masą białego karła, który po niej pozostaje. Czy masa białego karła jest skorelowana z masą gwiazdy ciągu głównego, czy też inne czynniki, takie jak skład chemiczny gwiazdy, odgrywają decydującą rolę? Ustalenie relacji masy początkowej do końcowej może pomóc nam lepiej zrozumieć zawiłości burzliwej podróży gwiazd od ciągu głównego do fazy końcowej.

Chronologia towarzysza
Manuel Barrientos i Julio Chanamé (Papieski Uniwersytet Katolicki w Chile) zajęli się tym zagadnieniem, badając białe karły, które są oddalone od swoich binarnych towarzyszek o tysiące jednostek astronomicznych. Te szeroko odseparowane układy podwójne gwiazd są użytecznym narzędziem do badania białych karłów; dwie gwiazdy w układzie podwójnym są prawdopodobnie w tym samym wieku, a duża separacja sprawia, że jest mało prawdopodobne, aby gwiazdy wymieniły się masą, co mogłoby skomplikować ich ścieżki ewolucyjne.

Barrientos i Chanamé wykorzystali modele ewolucji gwiazd oraz parametry uzyskane z obserwacji spektroskopowych i fotometrycznych, aby wyznaczyć masy białych karłów, czas ich powstania oraz wiek ich gwiezdnych towarzyszy. Następnie użyli modeli ewolucyjnych, aby powiązać czas życia na ciągu głównym gwiazdy macierzystej białego karła – wyznaczony przez odjęcie czasu życia białego karła od wieku gwiazdy towarzyszącej – z jego masą.

Dalekosiężne implikacje
Zespół był szczególnie zainteresowany najmniej masywnymi gwiazdami, dla których relacja masy początkowej do końcowej została tylko luźno określona przez wcześniejsze prace. Odkryli, że najmniej masywne gwiazdy macierzyste dają szeroki zakres mas białych karłów – niektóre z nich są masywniejsze niż te pochodzące od gwiazd dwa razy masywniejszych. Autorzy artykułu znaleźli jednak dowody na to, że te białe karły mogą być w rzeczywistości dwoma blisko siebie położonymi białymi karłami, co skomplikowałoby analizę.

Autorzy mają nadzieję, że przyszłe obserwacje pozwolą na dalsze dopracowanie zależności masy początkowej od końcowej – rozrzut zaobserwowany w ich pracy nie jest przewidywany przez modele, ale może być w pełni wyjaśniony przez różnice w składzie gwiazd i miałby poważne implikacje dla badań, które polegają na dokładnym określeniu tej zależności.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono