Badanie procesów formowania się skrajnie masywnych węglowo-tlenowych białych karłów

Białe karły są najliczniejszymi przedstawicielami gwiezdnego cmentarzyska. Powszechnie uważa się, że ponad 97% gwiazd we Wszechświecie przekształci się w białego karła. Obiekty te uważa się także za potężne narzędzie do zrozumienia procesów formowania się i ewolucji gwiazd, historii naszej Galaktyki oraz populacji gwiazd.

Wizja artystyczna białego karła. Źródło: Pixabay/CC0 Public Domain.

W pracy opublikowanej w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society grupa naukowców kierowana przez docenta WU Chengyuana z Yunnan Observatories Chińskiej Akademii Nauk badała powstawanie skrajnie masywnych węglowo-tlenowych białych karłów.

Zgodnie z modelem ewolucji gwiazd, białe karły o masach mniejszych niż około 0,45 masy Słońca to helowe białe karły, a te o masach pomiędzy 0,45 a 1,05 masy Słońca to węglowo-tlenowe białe karły. Natomiast te o masach większych niż 1,05 masy Słońca mogą posiadać jądra tlenowo-neonowe i są zwykle nazywane skrajnie masywnymi białymi karłami.

Skrajnie masywne białe karły odgrywają kluczową rolę w naszym zrozumieniu wybuchów supernowych typu Ia, występowania procesów fizycznych w fazie asymptotycznej gałęzi olbrzymów, istnienia białych karłów o wysokim polu magnetycznym oraz wystąpienia połączeń dwóch białych karłów – powiedział WU.

Ostatnio dane z Gaia ujawniły wzmocnienie skrajnie masywnych białych karłów na diagramie Hertzsprunga-Russella, co wskazuje, że w tych obiektach może istnieć dodatkowy mechanizm opóźnienia chłodzenia, taki jak krystalizacja i sedymentacja pierwiastków. Dalsze badania sugerują, że niektóre skrajnie masywne białe karły powinny doświadczyć dość długich opóźnień w chłodzeniu, co sugeruje, że są to węglowo-tlenowe białe karły. Jednak mechanizm powstawania skrajnie masywnych białych karłów jest nadal niejasny.

We wspomnianej pracy naukowcy sprawdzili, czy fuzje masywnych węglowo-tlenowych białych karłów z helowymi białymi karłami mogą ewoluować w skrajnie masywne białe karły. Wyniki dynamicznych symulacji 3D połączenia podwójnych białych karłów pokazują, że fuzja taka jest bardzo szybkim procesem, który może uformować gorącą koronę na pierwotnym białym karle. Aby skonstruować początkowe struktury pozostałości po fuzji, przyjęliśmy metodę szybkiej akrecji do symulacji procesu łączenia w modelach 1D i otrzymaliśmy struktury pozostałości podobne do tych w modelach 3D – powiedział WU.

Po skonstruowaniu struktur pozostałości po połączeniu naukowcy odkryli, że jej ewolucja jest podobna do gwiazdy R Coronae Borealis (R CrB). Spalanie helu z otoczki helowego białego karła prowadzi do wzrostu masy jądra węglowo-tlenowego białego karła. Końcowa masa węglowo-tlenowego białego zależy od tempa utraty masy wiatru podczas ewolucji po połączeniu i nie może przekroczyć 1,2 masy Słońca. Na pozostałościach o masie jądra większej niż 1,2 masy Słońca dochodzi do powierzchniowego zapłonu węgla, co może ostatecznie zakończyć ich życie jako tlenowo-neonowe białe karły.

Obecne wyniki sugerują, że przynajmniej niektóre skrajnie masywne białe karły, które doświadczają wyjątkowo długich opóźnień w chłodzeniu, mogą pochodzić z połączenia się białych karłów węglowo-tlenowych z helowymi.

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