Twee sterren versmolten tot massieve witte dwerg

[univers]

Witte dwerg die tweederde van de aarde is, is eigenlijk twee samengevoegde sterren
Wetenschappers zagen ongewone fenomenen door de spectrale signatuur van de ster
Star is massief genoeg om twee witte dwergen van gemiddelde grootte te verklaren en kan bijna niet zijn ontploft als een supernova
Biedt bewijs voor het bestaan ​​van meer ultra-massieve witte dwergen met verborgen fusiegeschiedenis

Een enorme witte dwergster met een bizarre koolstofrijke atmosfeer kunnen twee witte dwergen zijn die volgens een internationaal team onder leiding van astronomen van de Universiteit van Warwick zijn samengevoegd, en slechts nauwgezet de vernietiging hebben voorkomen.

Ze hebben een ongebruikelijke ultra-massieve witte dwerg ontdekt op ongeveer 150 lichtjaar van ons met een atmosferische compositie die nog nooit eerder is gezien, de eerste keer dat een samengevoegde witte dwerg is geïdentificeerd met behulp van zijn atmosferische samenstelling als een aanwijzing.


Artist's impression van twee witte dwergen tijdens het samenvoegen. Betreffende van de gecombineerde massa kan het systeem exploderen in een thermonucleaire supernova, van samenvloeien tot een enkele zware witte dwerg, zoals bij WDJ0551 + 4135. Deze afbeelding is gratis voor gebruik in combinatie met dit verhaal wordt gebruikt, maar het auteursrecht en het tegoed van de afbeelding moeten Universiteit van Warwick / Mark Garlick zijn

De ontdekking, vandaag gepubliceerd (2 maart) in het tijdschrift Nature Astronomy , zou nieuwe vragen kunnen oproepen over de evolutie van massieve witte dwergsterren en over het aantal supernovae in onze melkweg.

Deze ster, genaamd WDJ0551 + 4135, werd geïdentificeerd in een onderzoek naar gegevens van de Gaia-telescoop van de European Space Agency. De astronomen volgden met spectroscopie genomen met behulp van de William HerschelTelescoop, gericht op die witte dwergen die als bijzonder massief zijn geïdentificeerd - een prestatie mogelijk gemaakt door de Gaia-missie. Door het door de ster uitgestraalde licht af te breken, konden de astronomen de chemische samenstelling van de atmosfeer identificeren en ontdekten dat er een ongewoon hoog koolstofgehalte aanwezig was.

Hoofdauteur Dr. Mark Hollands, van het University of Warwick Department of Physics, zei: "Deze ster viel op als iets dat we nog nooit eerder hadden gezien. Je zou verwachten dat je een buitenlaag van waterstof ziet, soms gemengd met helium, of gewoon een mix van helium en koolstof. Je verwacht deze combinatie van waterstof en koolstof niet tegelijkertijd, omdat er een dikke laag helium tussen zit die dat verbiedt. Toen we ernaar keken, sloeg het nergens op. '

Om de puzzel op te lossen, werden de astronomen detective om de ware oorsprong van de ster te achterhalen.

Witte dwergen zijn de overblijfselen van sterren zoals onze eigen zon die al hun brandstof hebben verbrand en hun buitenste lagen afwerpen. De meeste zijn relatief licht van gewicht, ongeveer 0,6 keer de massa van onze zon, maar deze weegt 1,14 zonne-massa's, bijna twee keer de gemiddelde massa. Ondanks dat het zwaarder is dan onze zon, is het verdicht tot tweederde van de diameter van de aarde.

De leeftijd van de witte dwerg is ook een aanwijzing. Oudere sterren draaien sneller om de Melkweg dan jongere, en dit object beweegt sneller dan 99% van de andere witte dwergen in de buurt met dezelfde koeltijd, wat suggereert dat deze ster ouder is dan hij lijkt.

Dr. Hollands voegt eraan toe: “We hebben een samenstelling die we niet kunnen verklaren door de normale evolutie van sterren, een massa die twee keer het gemiddelde is voor een witte dwerg en een kinematische leeftijd ouder dan die afgeleid uit koeling. We zijn vrij zeker van hoe een ster een witte dwerg vormt en dit zou dit niet moeten doen. De enige manier waarop je het kunt verklaren, is als het is gevormd door een fusie van twee witte dwergen. '

De theorie is dat wanneer een ster in een binair systeem aan het einde van zijn levensduur uitzet, deze zijn partner omhult en zijn baan dichterbij brengt naarmate de eerste ster kleiner wordt. Hetzelfde zal gebeuren wanneer de andere ster uitzet. Over miljarden jaren zal de zwaartekrachtsemissie de baan verder krimpen, tot het punt dat de sterren samenvloeien.

Hoewel voorspeld is dat witte dwergfusies zullen plaatsvinden, zou deze bijzonder ongebruikelijk zijn. De meeste fusies in ons sterrenstelsel zullen tussen sterren met verschillende massa's zijn, terwijl deze fusie tussen twee even grote sterren lijkt te zijn. Er is ook een limiet aan hoe groot de resulterende witte dwerg kan zijn: bij meer dan 1,4 zonnemassa's wordt gedacht dat het zou exploderen in een supernova, hoewel het mogelijk kan zijn dat deze explosies kunnen optreden bij iets lagere massa's, dus deze ster is handig om aan te tonen hoe massief een witte dwerg kan worden en nog steeds kan overleven.

Omdat het samenvoegproces de koeling van de ster opnieuw start, is het moeilijk om te bepalen hoe oud deze is. De witte dwerg is waarschijnlijk ongeveer 1,3 miljard jaar geleden samengevoegd, maar de twee originele witte dwergen bestaan ​​misschien al miljarden jaren eerder.

Het is een van de weinige tot nu toe samengevoegde witte dwergen en de enige via zijn samenstelling.

Dr. Hollands voegt eraan toe: “Er zijn niet zoveel witte dwergen zo massief, hoewel er meer zijn dan je zou verwachten, wat impliceert dat sommigen van hen waarschijnlijk door fusies zijn gevormd.

“In de toekomst kunnen we misschien een techniek genaamd asteroseismology gebruiken om meer te weten te komen over de kernsamenstelling van de witte dwerg door zijn stellaire pulsaties, wat een onafhankelijke methode zou zijn om deze ster te bevestigen die uit een fusie is gevormd.

“Misschien is het meest opwindende aspect van deze ster dat het zo ongeveer niet heeft kunnen ontploffen als een supernova - deze gigantische explosies zijn erg belangrijk bij het in kaart brengen van de structuur van het heelal, omdat ze op zeer grote afstanden kunnen worden gedetecteerd. Er blijft echter veel onzekerheid over wat voor soort stellaire systemen het supernova-stadium bereiken. Vreemd als het klinkt, het meten van de eigenschappen van deze 'mislukte' supernova en toekomstige look-alikes, vertelt ons veel over de wegen naar thermonucleaire zelfvernietiging.”

Het onderzoek werd gefinancierd door de European Research Council en de Science and Technologies Facilities Council (STFC) onderdeel van UK Research and Innovation (UKRI).

· 'Een ultra-massieve witte dwerg met een gemengde waterstof-koolstofatmosfeer als waarschijnlijk overblijfsel van een fusie' is gepubliceerd in Nature Astronomy , DOI: 10.1038 / s41550-020-1028-0

https://warwick.ac.uk/newsandevents/pre ... ars_merged