En kunstners indtryk af to hvide dværge i fusionen.
(Billede: © University of Warwick / Mark Garlick)
En kæmpe hvid dværg stjerne kan være afkom til en kollision mellem to andre hvide dværge, finder en ny undersøgelse.
Den nye konstatering antyder, at andre ultramassive hvide dværge med lignende oprindelse kunne eksistere; dette kan hjælpe med at kaste lys over, hvor massiv en hvid dværg skal være for at eksplodere i en supernovasagde forskerne bag den nye forskning.
Hvide dværge er de svage, falmende, jordstørrede kerner af døde stjerner, der bliver efterladt efter gennemsnitlige stjerner har opbrugt deres brændstof og kaste deres ydre lag. Vores sol vil en dag blive en hvid dværg, ligesom mere end 90% af stjernerne i vores galakse.
Forskere studerede en hvid dværg kendt som WDJ0551 + 4135, som ligger omkring 150 lysår fra Jorden. Seneste fund fra Det Europæiske Rumorganisations Gaia-teleskop antydede, at dette objekt kunne være en usædvanligt massiv hvid dværg. For at lære mere om denne usædvanlige døde stjerne analyserede forskerne den ved hjælp af data fra William Herschel-teleskopet på De Kanariske Øer.
Ved at undersøge spektret af farver i lys udsendt af den hvide dværg, var astronomerne i stand til at identificere kemikalierne i stjernen. Uventet fandt forskerne et højt kulstofniveau i objektets atmosfære, som forskere aldrig før havde set i hvide dværge.
"En hvid dværg har en indre struktur, der ligner en løg, idet den er i lag," fortalte studiens hovedforfatter Mark Hollands, en astrofysiker ved University of Warwick i England, til Space.com. "I kernen i den hvide dværg er størstedelen af dens masse lavet af kulstof og ilt, og så har du normalt et lag helium ovenpå det og derefter et lag brint. Så når du peger et teleskop mod et hvidt dværg, du ser bare de ydre lag. "
Denne struktur betyder, at forskere studerer hvide dværge ser typisk bare brint eller bare helium, eller måske en blanding af helium og kulstof. Men det er ikke, hvad Hollands og hans kolleger så ved denne hvide dværg.
”Man forventer aldrig at se brint og kulstof blandet sammen i en hvid dværg - der skulle være et lag helium, der holder dem adskilt,” sagde Hollands. "Det var virkelig underligt og meget overraskende og rejste det store spørgsmål om, hvordan det kunne have sket."
Hollands og hans kolleger sagde, at de har en løsning på dette puslespil: Den mærkelige struktur stammer fra, da to andre hvide dverge smadrede sammen og deres inders blandede sig, skrev forskerne. Men den nye massive hvide dværg var ikke ret stor nok til at udløse en supernova, hvilket efterlod den underligt store stjerne intakt.
For forskerne var en væsentlig ledetråd til dette mysterium massen af denne hvide dværg. De fleste hvide dværge er omkring 0,6 gange solens masse, men WDJ0551 + 4135 er næsten dobbelt så stor som den gennemsnitlige masse af hvide dverge, ved 1,14 solmasser, alt sammen komprimeret til et rum, der kun er to tredjedele af Jordens diameter.
En anden ledetråd er denne hvide dværgs tilsyneladende alder. Ældre hvide dværge er typisk køligere og kredser om midten af Mælkevejen hurtigere end deres yngre kolleger, fordi de har mistet mere varme over tid og har oplevet mere gravitationsinteraktioner med andre stjerner, der fremskynder dem. WDJ0551 + 4135 bevæger sig dog hurtigere end 99% af andre hvide dværge i nærheden, der har omtrent den samme temperatur, hvilket antyder, at en af disse to aldersmålinger var skæv.
Forskerne vidste, at WDJ0551 + 4135 havde en mærkelig sammensætning, en masse dobbelt så stor som den gennemsnitlige hvide dværg og en alder, der syntes relativt ung, hvis man så på stjernens varme, men relativt gammel, hvis man kiggede på dens bevægelser. Astronomerne indså, at en begivenhed kunne forklare alle disse mysterier: WDJ0551 + 4135 dannet, da to hvide dværge kolliderede, opvarmede den resulterende hvide dværg og genstartede dens afkølingsproces.
"Selvom der er mange beviser for, at sådanne fusioner forekommer, herunder eksempler i fjerne galakser, er det meget svært at udvælge en hvid dværg og sige, at denne her er fra en fusion," siger Hollands. "Dette er kun en af en håndfuld tilfælde, hvor det har været muligt at gøre det, og den eneste identificeret gennem dens sammensætning."
Forskerne sagde, at fusionen skete for omkring 1,3 milliarder år siden. Men den begivenhed nulstillede WDJ0551 + 4135s kølealder, hvilket gjorde det vanskeligt at bestemme alderen på de to originale hvide dverge, som kunne have været mange milliarder år gamle.
Der er få hvide dværge så massiv som WDJ0551 + 4135, men der er flere sådanne massive, hvide dværge end nuværende modeller af dannelse af hvid dværg kunne forudsige, sagde Hollands, og antydede, at nogle af disse måske var dannet via fusioner. Forskerne sagde, at de er især begejstrede for den indsigt, denne hvide dværg og andre, som den kunne give på grænsen mellem massiv hvid dværg og supernova.
Astronomerne kunne også lære mere om inderne i WDJ0551 + 4135 ved at undersøge de subtile pulsationer i lysstyrke forårsaget af bølger, der bevæger sig gennem stjernens indre, sagde Hollands. Hvis forskere kan registrere flere bølger med forskellige frekvenser, der rejser gennem denne hvide dværg, kan de lære mere om stjernens indvendige struktur. "Det kunne give uafhængig indsigt i, om denne stjerne dannede sig ved en fusion," sagde Hollands.
Forskerne detaljerede deres fund online mandag (2. marts) i tidsskriftet Nature Astronomy.
- Kend dine novas: Star eksplosioner forklaret (infographic)
- Galleri: Døende stjerner spiser klippede fremmede planeter
- Sorte dværgstjerner: Den (teoretiske) ende på stjernernes evolution
