Odkryto układ podwójny małomasywnego białego karła
Zespół astronomów odkrył progenitora skrajnie małomasywnego białego karła w układzie podwójnym ze zwartym, niewidocznym towarzyszem.
Wizja artystyczna podwójnego skrajnie małomasywnego białego karła.
Źródło: Caltech / IPAC
Układ podwójny zawierający przodka białego karła o wyjątkowo małej masie i zwartego, niewidocznego towarzysza został odkryty przez chińskich astronomów z NAOC, przy użyciu danych spektroskopowych z LAMOST i P200/DBSP oraz wielopasmowych danych fotometrycznych z przeglądu Catalina i Zwicky Transient Facility. Masa widocznej gwiazdy, przodka bardzo małomasywnego białego karła, wynosi około 0,09 masy Słońca, mniej niż teoretyczna granica jej gatunku, która może podważyć obecną teorię formowania się skrajnie małomasywnych białych karłów.
Badanie zostało opublikowane w Astronomical Journal 21 lutego 2023 roku.
Większość gwiazd we Wszechświecie zakończy swoje życie jako białe karły po wypaleniu się ich paliwa jądrowego. Większość białych karłów to węglowo-tlenowe białe karły, co oznacza, że składają się głównie z węgla i tlenu. Mają one masy rzędu 0,5-1,4 masy Słońca.
Gdy masa jest większa niż 1,4 masy Słońca, ciśnienie degeneracji elektronów w jądrze nie jest w stanie oprzeć się grawitacji i biały karzeł nadal będzie zapadał się w gwiazdę neutronową. Białe karły o masach od 0,33 do 0,5 masy słonecznej mogą mieć rdzenie zdominowane przez tlenek węgla (CO) lub hel (He). Białe karły o jeszcze niższych masach, znane jako skrajnie małomasywne białe karły, składają się ze zdegenerowanego helu.
Uważa się, że takie skrajnie małomasywne białe karły nie mogą powstawać poprzez kanał ewolucji pojedynczej gwiazdy, ponieważ formowanie się takich pojedynczych helowych białych karłów o niskiej masie wymaga gwiazdy macierzystej o odpowiednio bardzo niskiej masie początkowej i niezwykle długim czasie ewolucji, czasie nawet dłuższym niż obecny wiek Wszechświata. Dlatego ogólnie przyjmuje się, że skrajnie małomasywne białe karły powstają w oddziałujących układach podwójnych.
W szczególności proponuje się, aby jeszcze mniejsza masa części skrajnie małomasywnych białych karłów (poniżej 0,18 masy Słońca) traciła większość swojej początkowej masy przez stabilny kanał powierzchni Roche’a.
Aby skutecznie uformować skrajnie małomasywnego białego karła, początek transferu masy powinien nastąpić w odpowiednim czasie. Jeżeli transfer masy rozpocznie się zbyt wcześnie, dawca wyewoluuje w gwiazdę ciągu głównego o małej masie, podobną do towarzysza w układzie kataklizmicznym.
Z drugiej strony, jeżeli zacznie się za późno, jądro dawcy będzie wystarczająco masywne, aby ewoluować do następnego etapu poprzez błysk helowy. Zatem istnieje teoretyczna dolna granica masy skrajnie małomasywnego białego karła w takim ograniczonym procesie przenoszenia masy, która wynosi około 0,14-0,16 masy Słońca.
Szczególny przodek skrajnie małomasywnego białego karła wygląda jak normalny karzeł typu F krążący wokół niewidocznego składnika co 5,27 godziny. Być może właśnie zakończył fazę przenoszenia masy i powoli porusza się w kierunku ścieżki stygnięcia białego karła. Jego stała jasność sugeruje, że jego energia jest dostarczana przez maleńką płonącą powłokę wodorową poza zdegenerowanym jądrem helowym. Jednak jego dynamiczna masa wynosi tylko około 0,09 masy Słońca, poniżej dolnej granicy przewidywań teoretycznych, co jest rzeczywiście zagadkowe – powiedział dr YUAN Hailong, pierwszy autor badania.
Masa układu została oszacowana na podstawie wielopasmowych danych fotometrycznych i spektroskopowych w dziedzinie czasu oraz paralaksy Gai. Po uwzględnieniu wszystkich budżetów błędów szacowana masa jest nadal znacząco niska. Zespół przetestował kilka modeli teoretycznych, z których żaden nie pasował prawidłowo do wyników. To odkrycie rodzi pytanie o obecny mechanizm powstawania skrajnie małomasywnych białych karłów, który wciąż czeka na rozwiązanie.
Niewidoczny zwarty składnik może mieć masę ~1,0 masy Słońca i jest bardziej prawdopodobne, że będzie to biały karzeł, ale obecnie nie można wykluczyć gwiazdy neutronowej.
Układy podwójne skrajnie małomasywnych białych karłów ze zwartymi towarzyszami mogą być ciągłymi źródłami fal grawitacyjnych i należą do najbardziej odkrywczych obiektów w projekcie detekcji fal grawitacyjnych.
Jako ważny postęp poszukiwania kompaktowych obiektów w projekcie LAMOST, odkrycie to dowodzi zdolności LAMOST do badania skrajnie małomasywnych białych karłów. Wraz z napływem większej ilości danych dotyczących czasu podczas drugiego regularnego pięcioletniego przeglądu LAMOST, oczekuje się odkrycia bardziej interesujących zwartych układów podwójnych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
