อะไรที่ทำให้ดาวแคระขาวมวลต่ำนี้เป็นเหตุให้มองไม่เห็น

Send

รูปศิลปินของดาวแคระขาวที่ผ่านหน้าดาวแคระแดง เมื่อดาวแคระขาวเคลื่อนผ่านหน้าคู่หูที่ใหญ่กว่ามันจะก้มและขยายแสงของดาวพื้นหลัง

(ภาพ: © NASA / JPL-Caltech)

นักวิทยาศาสตร์ได้พบสิ่งแปลกประหลาดอย่างเหลือเชื่อซึ่งเป็นไปไม่ได้ ดาวแคระขาว ในการค้นพบที่แนะนำวัตถุเหล่านี้พบได้บ่อยกว่าที่สงสัย - หรือมีบางสิ่งที่แม้แต่คนแปลกหน้ากำลังเกิดขึ้น

ดาวแคระขาวเป็นแกนกลางของดาวฤกษ์ ทิ้งไว้ข้างหลังโดยดวงดาวเหมือนดวงอาทิตย์ของเรา. เมื่อดาวเหล่านี้หมดเชื้อเพลิงพวกมันก็หลั่งชั้นนอกของมันและทิ้งแกนกลางที่เย็นตัวลงนับพันล้านปี มวลของดาวแคระขาวนั้นขึ้นอยู่กับดาวฤกษ์ดั้งเดิมซึ่งสะท้อนอายุของมัน

ความสัมพันธ์เหล่านั้นหมายความว่านักวิจัยสามารถใช้มวลของดาวแคระขาวเพื่อคำนวณอายุของมัน และในทศวรรษที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวแคระขาวประมาณ 100 ดวงที่มีมวลต่ำ จักรวาลอายุ 14.8 พันล้านปี.

จนถึงตอนนี้นักดาราศาสตร์ได้ไขปริศนาดังกล่าวโดยสังเกตว่าวัตถุเหล่านี้เกือบทั้งหมด เกิดขึ้นกับดาวข้างเคียง นั่นอาจจะดูดมวลมวลของดาวแคระขาวออกไปทำให้ดูเก่ากว่าที่เป็นจริง แต่ดาวแคระขาวที่มีมวลน้อยมากเพียงไม่กี่ตัวนี้ไม่มีเพื่อนตำหนิว่ามีการเปลี่ยนแปลงในเรื่องมวลเกิดขึ้นทำให้เกิดคำถามว่าวัตถุเหล่านี้มีอยู่จริงได้อย่างไร

ในการวิจัยใหม่นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าการค้นพบดาวแคระขาวมวลต่ำมากที่มีเพื่อน แต่ดาวนั้นอยู่ไกลพอที่จะไม่สามารถขโมยมวลของดาวแคระขาวได้ เนื่องจากโอกาสที่จะพบคู่ดังกล่าวกับเครื่องมือที่นักวิทยาศาสตร์ใช้นั้นต่ำการค้นพบอาจหมายความว่าดาวแคระขาวที่ 'เป็นไปไม่ได้' นั้นเป็นเรื่องธรรมดามากเกินกว่าที่จินตนาการไว้ก่อนหน้านี้

"การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ามีบางสิ่งที่ขาดหายไปในความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของดาวแคระขาวมวลต่ำและ / หรือการมีปฏิสัมพันธ์แบบไบนารี" Kento Masuda นักเขียนนำในกระดาษใหม่ที่อธิบายการวิจัยและนักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Princeton อีเมล

ปริศนาคนแคระขาว

มาสุดะและเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ที่โด่งดังของนาซ่า นักวิทยาศาสตร์พบดาวเคราะห์หลายพันดวงและดาวเคราะห์นอกระบบในข้อมูลที่เคปเลอร์รวบรวมไว้ในภารกิจหลักและขยายเวลาเก้าปี เครื่องมือวัดดาวเคราะห์เป็นจังหวะลดลงในความสว่างของดาว การลดแสงเกิดจากดาวเคราะห์ลื่นไถลระหว่างดาวฤกษ์กับเคปเลอร์ที่เรียกว่าการเปลี่ยนผ่าน

แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศได้ผลิตการค้นพบทางดาราศาสตร์มากมายเช่นกัน ปีที่แล้วมาสุดะและเพื่อนร่วมงานของเขาสังเกตเห็นว่าดาว G-type KIC 8145411 สว่างขึ้นเป็นประจำซึ่งเป็นการพลิกกลับที่ผิดปกติของสถานการณ์การขนส่ง หากดาวฤกษ์ที่โคจรรอบดวงหนึ่งเรียงกันคู่กันกับโลกแสงของพวกมันจะเปลี่ยนไปเมื่อดาวดวงหนึ่งผ่านหน้าดาวอื่น โดยปกติแสงจะหรี่ลงเนื่องจากแสงทั้งหมดจากระบบลดลงในขณะที่ดาวดวงหนึ่งหายไปทางด้านหลัง

อย่างไรก็ตามหากดาวดวงใดดวงหนึ่งมีขนาดกะทัดรัดพอ ๆ กับดาวแคระขาวมันสามารถโก่งแสงของดาวฤกษ์สหายเมื่อมันผ่านหน้าไปได้ ทำหน้าที่เป็นเลนส์เพื่อขยายพื้นผิวของดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นน้อย. ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า microlensing ตัวเองเมื่อมันเกิดขึ้นในไบนารีจะนำไปสู่พัลส์ของความสว่าง

ระบบการคาดการณ์ด้วยตนเองได้ถูกคาดการณ์มาระยะหนึ่งแล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถมองเห็นคู่ดังกล่าวได้จนกระทั่งเคปเลอร์สามารถศึกษาระบบดาวหลายพันดวงในเวลาเดียวกัน ระบบดังกล่าวถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2014 ตั้งแต่นั้นมาพบอีกสี่คนรวมทั้ง KIC 8145411

แต่ความประหลาดใจที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อมาสุดะและเพื่อนร่วมงานหันกล้องโทรทรรศน์ Subaru ในฮาวายและกล้องโทรทรรศน์ 1.5 เมตรที่หอสังเกตการณ์ Fred Lawrence Whipple ในรัฐแอริโซนาในระบบใหม่

การสำรวจติดตามพวกเขาพบว่าดาวแคระขาวมีมวลประมาณหนึ่งในห้าของดวงอาทิตย์ของเราและอยู่ในชั้นของดาวแคระขาวมวลต่ำมาก แต่ด้วยความประหลาดใจของนักวิทยาศาสตร์ดาวข้างเคียงโคจรรอบดาวแคระขาวไกลเกินกว่าที่จะสามารถกรองมวลของมันได้ สิ่งอื่นจะต้องรับผิดชอบอายุที่ต่ำอย่างเห็นได้ชัดของดาวแคระขาวนักวิทยาศาสตร์สรุป

บิดตัวใหญ่

เป็นไปได้พวกเขาเสริมว่าดาวแคระขาวไม่ใช่ดาวแคระขาว นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบมวลของวัตถุได้และมีขนาดค่อนข้างเล็ก ทีมไม่มีการประเมินขนาดที่แน่นอน ความไม่แน่นอนนั้นหมายความว่าวัตถุที่เป็นเลนส์ของดาวอาจจะหนาแน่นกว่า หลุมดำ หรือ ดาวนิวตรอน ที่บรรจุมวลเดียวกันลงในพื้นที่น้อยกว่า อย่างไรก็ตามมีข้อโต้แย้งสองประการเกี่ยวกับต้นกำเนิดที่แปลกใหม่กว่าสำหรับวัตถุขนาดเล็ก

ประการแรกดาวแคระขาวเป็นธรรมดามากกว่าหลุมดำหรือดาวนิวตรอนทำให้มีแนวโน้มที่จะเป็นคู่หูลึกลับมากกว่า นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ไม่มีคำอธิบายที่ดีว่าดาวนิวตรอนมวลต่ำหรือหลุมดำอาจก่อตัวขึ้นได้อย่างไรมาสุดะกล่าวและพวกเขาไม่ได้เห็นตัวอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ เหมือนดาวแคระขาวมวลต่ำมาก

“ ฉันยอมรับว่าการโต้แย้งนี้อาจไม่น่าเชื่ออย่างสมบูรณ์เลยเพราะเราไม่มีคำอธิบายที่ดีเกี่ยวกับการก่อตัวของดาวแคระขาวนี้อย่างไรก็ตามเขากล่าว

ถ้า KIC 8145411 โคจรด้วยดาวแคระขาวมันอาจกระตุ้นให้นักดาราศาสตร์ดูสิ่งที่เราคิดว่าเรารู้ว่าดาวแคระขาวก่อตัวอย่างไรและพวกมันเป็นอย่างไร โต้ตอบกับเพื่อน ๆ.

"วิวัฒนาการของดาวเดี่ยวไม่สามารถอธิบายได้ว่าดาวแคระขาว [มวลต่ำมาก] ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าการมีปฏิสัมพันธ์กับระบบเลขฐานสองใกล้ชิดมีบทบาทสำคัญ" มาซูดะกล่าว "แต่อีกครั้งสถานการณ์จำลองการทำงานร่วมกันแบบไบนารีนี้ไม่สามารถอธิบายวงโคจรที่สังเกตได้ของระบบ KIC 8145411 เพราะวงโคจรไม่ใกล้เคียงกับที่จำเป็นสำหรับสถานการณ์นี้ที่จะทำงานดังนั้นบางส่วนของเรื่องนี้ต้องได้รับการแก้ไข - แม้ว่าเราจะไม่ ยังไม่รู้ว่า "

มาสุดะกล่าวว่าเขาและเพื่อนร่วมงานวางแผนที่จะไล่ล่าดาวแคระขาวตัวเล็ก ๆ ในไบนารีที่คล้ายกันเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของพวกมัน

"ฉันหวังว่าพวกเขาจะช่วยเราแก้ไขปริศนาที่นำเสนอโดยระบบ KIC 8145411 และนำไปสู่การเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับดาวแคระขาวในไบนารี" Masuda กล่าว

การวิจัยอธิบายไว้ใน กระดาษ เผยแพร่เมื่อวันที่ 5 สิงหาคมในจดหมายวารสารฟิสิกส์