ดาวแคระขาวสองดวงที่รวมกันเป็นหนึ่งเดียว "อุลตราไวซา" ไวท์แคระ - นิตยสารอวกาศ

นักดาราศาสตร์พบดาวแคระขาวซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นดาวแคระขาวสองดวง ดาวคู่หนึ่งรวมกันเป็นหนึ่งเดียวเมื่อประมาณ 1.3 พันล้านปีก่อน ดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นชื่อ WDJ0551 + 4135 อยู่ห่างออกไปประมาณ 150 ปีแสง

ดาวแคระขาวเป็นสถานะสุดท้ายของดาวอย่างดวงอาทิตย์ของเรา เมื่อพวกเขาบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงนิวเคลียร์พวกเขาจะขับไล่วัสดุชั้นนอกออกไป สิ่งที่เหลืออยู่คือชุดของวัตถุที่มีความหนาแน่นอย่างคลุมเครือโดยไม่มีการหลอมรวม ความส่องสว่างมาจากพลังงานความร้อนที่เก็บไว้

“ ดาวดวงนี้โดดเด่นเหมือนที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน”

ผู้เขียนนำมาร์ค Hollands มหาวิทยาลัยวอร์วิก

คนแคระขาวคนนี้แตกต่างจากคนอื่น โดยปกติแล้วบรรยากาศของดาวแคระขาวไม่มีคาร์บอนมากนัก แต่ WDJ0551 + 4135 มีชั้นบรรยากาศที่มีระดับคาร์บอนสูง มันมีขนาดใหญ่กว่าดาวแคระขาวทั่วไป

ลักษณะทั้งสองนั้นโดดเด่นสำหรับนักดาราศาสตร์หลังการศึกษาใหม่ประกาศการค้นพบ นักวิจัยหลักของการวิจัยคือดร. มาร์คโฮลแลนด์จากภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยวอร์วิก การศึกษาเรื่องนี้มีชื่อว่า“ ดาวแคระขาวขนาดมหึมาที่มีชั้นบรรยากาศไฮโดรเจน - คาร์บอนผสมซึ่งเป็นส่วนที่เหลือของการควบรวมกิจการ” ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature Astronomy รุ่นที่ 2 มีนาคม

ก่อนที่ดาวจะกลายเป็นดาวแคระขาวมันจะเข้าสู่ระยะยักษ์สีแดง หากดาวยักษ์แดงไม่มีมวลเพียงพอที่จะหลอมรวมคาร์บอนคาร์บอนและออกซิเจนจะรวมตัวกันเป็นมวลที่ใจกลางดาว เมื่อดาวฤกษ์หลุดออกชั้นนอกสุดในที่สุดมันก็เหลือเพียงแคระขาวที่เหลืออยู่เท่านั้น ดาวแคระส่วนใหญ่นั้นประกอบไปด้วยคาร์บอนและออกซิเจนแม้ว่าจะมีประเภทอื่น

แต่โดยปกติแล้วคาร์บอนนั้นจะมองไม่เห็น ฮีเลียมหนา ๆ มักจะบล็อกมัน ในการศึกษาของพวกเขาทีมใช้กล้องโทรทรรศน์วิลเลียมเฮอร์เชลเพื่อตรวจสอบสเปคตรัมของดาวแคระขาว นั่นแสดงให้เห็นว่าบรรยากาศมีปริมาณคาร์บอนสูงผิดปกติสิ่งที่ไม่ควรเกิดขึ้น

“ ดาวดวงนี้โดดเด่นเหมือนที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน คุณอาจคาดหวังว่าจะเห็นชั้นนอกของไฮโดรเจนบางครั้งผสมกับฮีเลียมหรือเป็นเพียงส่วนผสมของฮีเลียมและคาร์บอน” โฮลแลนด์ผู้เขียนนำกล่าวในการแถลงข่าว “ คุณไม่คาดหวังว่าจะเห็นการรวมกันของไฮโดรเจนและคาร์บอนนี้ในเวลาเดียวกันเนื่องจากมีฮีเลียมหนา ๆ อยู่ในระหว่างนั้นซึ่งห้ามไม่ให้ เมื่อเรามองดูมันก็ไม่สมเหตุสมผลเลย”

ดาวแคระขาวส่วนใหญ่นั้นไม่ใหญ่มากนัก โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 0.6 เท่า แต่ WDJ0551 + 4135 นั้นแตกต่างกัน มวลของมันเกือบเป็นสองเท่าของดาวแคระขาวทั่วไปที่มวลดวงอาทิตย์ 1.14 มันยังมีขนาดเล็กมากสำหรับวัตถุที่มีมวลมากเช่นเดียวกับดาวแคระขาวอื่น ๆ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางโลกประมาณสองในสามเท่านั้น

ความเร็วในอวกาศยังไม่ตรงกับดาวแคระขาวดวงอื่น นักดาราศาสตร์ใช้คำว่า "มาตรฐานการพักผ่อนในท้องถิ่น" เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่เฉลี่ยของสสารในทางช้างเผือก อยู่ระหว่าง 202–241 km / s แต่ WDJ0551 + 4135 เดินทางที่ 129? ± 5 กิโลเมตร^?1 สัมพันธ์กับมาตรฐานการพักผ่อนในท้องถิ่นเร็วกว่าเรื่องอื่นมาก

เนื่องจากดาวอายุมากกว่าเดินทางเร็วกว่าดาวฤกษ์เนื่องจากทั้งคู่โคจรในทางช้างเผือกดาวแคระขาวดวงนี้จึงต้องมีอายุมากกว่า ในความเป็นจริงความเร็วสูงนั้นหมายความว่ามันเร็วกว่า 99% ของดาวแคระขาวอื่นในกาแลคซี ในการศึกษาของพวกเขาผู้เขียนกล่าวว่า“ เราพบว่าความเร็วนี้อยู่ที่ 99 เปอร์เซ็นต์ของการกระจายความเร็วสามมิติ (3D) ของดาวแคระขาวใกล้เคียงที่มีขนาดใกล้เคียงกัน เนื่องจากการกระจายความเร็วของดาวฤกษ์เพิ่มขึ้นตามอายุของระบบจลนศาสตร์ของ WD J0551 + 4135 อาจหมายถึงอายุของระบบที่เก่ากว่าโดยนัยมากจากการทำความเย็นของดาวแคระขาว”

คุณสมบัติทั้งสามนี้แยกจากดาวแคระขาวตัวอื่น ๆ นั่นคือความเร็ว / อายุมวลและคาร์บอนที่มองเห็นได้

“ วิธีเดียวที่คุณสามารถอธิบายได้ก็คือถ้ามันถูกสร้างขึ้นจากการรวมตัวของดาวแคระขาวสองตัว”

มาร์คฮอลแลนด์ผู้เป็นผู้นำแห่งมหาวิทยาลัยวอร์วิก

“ เรามีองค์ประกอบที่เราไม่สามารถอธิบายได้ผ่านวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ปกติมวลสองเท่าของมวลเฉลี่ยสำหรับดาวแคระขาวและอายุจลน์ของอายุที่มากกว่าการอนุมานจากความเย็น” Hollands กล่าว “ เราค่อนข้างแน่ใจว่าดาวดวงหนึ่งก่อตัวดาวแคระขาวดวงหนึ่งได้อย่างไรและมันไม่ควรทำเช่นนี้ วิธีเดียวที่คุณสามารถอธิบายได้ก็คือถ้ามันถูกสร้างขึ้นโดยการรวมตัวของดาวแคระขาวสองตัว”

ดาวแคระที่ถูกรวมนั้นน่าจะเป็นผลลัพธ์ของวิวัฒนาการดาวฤกษ์นับพันล้านปีในระบบดาวคู่ หนึ่งในดาวฤกษ์ไปถึงเฟสยักษ์แดงก่อนที่คู่ของมันจะขยายตัวและห่อหุ้มคู่ของมัน เมื่อดาวดวงแรกหดตัววงโคจรระหว่างทั้งสองก็จะเข้ามาใกล้มากขึ้น จากนั้นดาวดวงที่สองจะเข้าสู่ระยะยักษ์สีแดงขยายตัวและห่อหุ้มดาวฤกษ์อื่น

มันใช้เวลาหลายพันล้านปี แต่ในที่สุดการปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงทำให้วงโคจรหดตัวมากยิ่งขึ้น จุดจบอยู่ในสายตาหรือการแต่งงานอาจจะและเมื่อวงโคจรหดตัวอย่างเพียงพอดวงดาวทั้งหลายก็รวมเข้าเป็นหนึ่งเดียว

“ มีดาวแคระขาวจำนวนมากที่ไม่ใหญ่นี้แม้ว่าจะมีมากกว่าที่คุณคาดหวังว่าจะเห็นว่ามีบางคนที่อาจเกิดจากการรวมตัวของพวกมัน”

มาร์คฮอลแลนด์ผู้เป็นผู้นำแห่งมหาวิทยาลัยวอร์วิก

นักดาราศาสตร์ได้ทำนายการมีอยู่ของดาวแคระขาวที่รวมตัวกัน แต่สิ่งนี้ก็ยังทำลายความคาดหวัง พวกเขาทำนายว่าการควบรวมควรอยู่ระหว่างดาวแคระขาวที่มีขนาดต่างกันสองตัว แต่ WDJ0551 + 4135 ดูเหมือนจะเป็นการรวมตัวระหว่างดาวแคระขนาดใกล้เคียงกัน

มีขีด จำกัด มวลสูงสำหรับดาวแคระขาวแม้กระทั่งคู่ที่รวมเข้าด้วยกัน หากวัตถุดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นมีขนาดใหญ่พอมันจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาแบบใช้ความร้อน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คิดว่าขีด จำกัด อยู่ที่ประมาณ 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แต่พวกเขาไม่แน่ใจ เป็นไปได้ว่าวัตถุสามารถระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาที่มีมวลน้อยกว่า 1.4 เท่าของสุริยะ ที่มวลดวงอาทิตย์ 1.14 ดาวแคระขาวนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เข้าใจขีด จำกัด ของมวลส่วนบน

นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจอายุของดาวแคระขาวได้โดยดูที่อุณหภูมิ ดาวแคระขาวไม่สร้างความร้อนใด ๆ เพราะไม่มีการหลอมรวมอีกต่อไป พวกมันเหมือนถ่านมากกว่าดาวฤกษ์และเมื่อตรวจสอบการระบายความร้อนของดาวพวกมันสามารถกำหนดอายุของมันได้ แต่เมื่อดาวแคระขาวสองดวงรวมกันกระบวนการทำความเย็นก็เริ่มต้นขึ้น

ไม่มีวิธีที่แม่นยำในการระบุอายุของดาวนี้และดาวแคระขาวทั้งสองนั้นอาจเป็นดาวแคระขาวนานนับพันล้านปีก่อนที่จะรวมเข้าด้วยกัน นักวิจัยคิดว่าการควบรวมกิจการนั้นเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 1.3 พันล้านปีก่อน

นักวิทยาศาสตร์เคยพบดาวแคระขาวที่รวมตัวกันมาก่อน แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการระบุองค์ประกอบของมัน

“ มีดาวแคระขาวจำนวนมากที่ไม่ใหญ่นี้แม้ว่าจะมีมากกว่าที่คุณคาดหวังว่าจะเห็นว่ามีบางคนที่ก่อตัวขึ้นจากการควบรวม” Hollands กล่าว

“ ในอนาคตเราอาจสามารถใช้เทคนิคที่เรียกว่า asteroseismology เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบหลักของดาวแคระขาวจากการสั่นของดาวฤกษ์

“ บางทีสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดของดาวดวงนี้ก็คือว่ามันจะต้องล้มเหลวในการระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา - การระเบิดขนาดยักษ์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างมากในการทำแผนที่โครงสร้างของจักรวาลเนื่องจากสามารถตรวจจับได้ในระยะไกล ฮอลแลนด์ “ อย่างไรก็ตามยังมีความไม่แน่นอนมากมายเกี่ยวกับระบบดาวฤกษ์ประเภทใดที่ทำให้เกิดระบบซูเปอร์โนวา แปลกอย่างที่มันฟังดูการวัดคุณสมบัติของซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลวและลุคในอนาคตกำลังบอกเรามากมายเกี่ยวกับเส้นทางสู่การทำลายล้างด้วยความร้อนด้วยตนเอง

มากกว่า:

• ข่าวประชาสัมพันธ์: ดาวสองดวงรวมกันเป็นดาวแคระขาวขนาดใหญ่
• การศึกษา: ดาวแคระขาวขนาดใหญ่พิเศษที่มีชั้นบรรยากาศไฮโดรเจน - คาร์บอนผสมเป็นเศษซากที่น่าจะเกิดขึ้น
• นิตยสาร Space: Bizarre Star อาจเป็นผลมาจากดาวแคระขาวสองดวงที่รวมตัวกัน