En kunstners billede af en hvid dværg passerer foran en rød dværgstjerne. Når den hvide dværg passerer foran sin større ledsager, bøjes og forstørres baggrunden fra baggrundstjernen.
(Billede: © NASA / JPL-Caltech)
Forskere har opdaget en utrolig underlig, 'umulig' hvid dværgstjerne i en opdagelse, der antyder, at disse objekter er endnu mere almindelige end formodet - eller at der sker noget endnu fremmed.
Hvide dværge er stjernekerner efterladt af stjerner som vores sol. Når disse stjerner løber tør for brændstof, kaster de deres ydre lag og efterlader en kerne, der afkøles over milliarder af år. Massen på den hvide dværg er baseret på den af den originale stjerne, som igen afspejler dens alder.
Disse forhold betyder, at forskere kan bruge massen af en hvid dværg til at beregne dens alder. Og i løbet af det sidste årti har astronomer opdaget omkring 100 hvide dværge med masser, så lave, at de ser ud til at være ældre end 14,8 milliarder år gammelt univers.
Indtil videre har astronomer adresseret dette conundrum ved at bemærke, at næsten alle disse objekter forekommer med en ledsagerstjerne det kan sige fra noget af den hvide dværgs masse, hvilket får den til at virke ældre end den faktisk er. Men en meget lille håndfuld af disse ekstremt hvide dværge med lav masse har ingen ledsagere at skylde på deres ændring i masse, hvilket rejser spørgsmålet om, hvordan disse objekter kan eksistere.
I ny forskning beskriver videnskabsmænd at finde en ekstrem lavmasse dværg, der har en ledsager, men den stjerne er langt nok til, at den ikke skal være i stand til at stjæle den hvide dværgs masse. Fordi oddsen for at opdage et sådant par med det anvendte instrument, som videnskabsmændene er, er så lave, kan opdagelsen betyde, at 'umulige' hvide dværge er langt mere almindelige end tidligere antaget.
"Denne konstatering antyder, at der mangler noget i vores nuværende forståelse af dannelse af hvid dværg med lav masse og / eller binære interaktioner," fortalte Kento Masuda, hovedforfatter på et nyt papir, der beskriver forskningen og en astronom ved Princeton University, Space.com af e-mail.
Et hvidt dværgpuslespil
Masuda og hans kolleger brugte data indsamlet af NASAs berømte planetjagtinstrument, Kepler-rumteleskopet. Forskere har fundet tusinder af planeter og eksoplanetkandidater i de data, som Kepler indsamlede i løbet af sin ni-årige primære og udvidede mission. Instrumentet ser planeter som rytmiske dypper i en stjernes lysstyrke. Dæmpningen skyldes, at planeten glider mellem stjernen og Kepler, kaldet en transit.
Men rumteleskopet har også frembragt et væld af astronomiske opdagelser. Sidste år bemærkede Masuda og hans kolleger, at G-type-stjernen KIC 8145411 lysede regelmæssigt, en usædvanlig vending af transportsituationer. Hvis et par kredsende stjerner stiller op med Jorden, ændres deres lys, når den ene stjerne passerer foran den anden. Normalt dæmpes lyset, fordi det totale lys fra systemet reduceres, mens en stjerne forsvinder på bagsiden.
Hvis en af stjernerne imidlertid er kompakte nok, som en hvid dværg, kan den bøje lyset fra sin ledsagerstjerne, når den passerer foran, fungerer som en linse for at forstørre overfladen af den mindre tætte stjerne. Dette fænomen, kaldet selvmikrolensering, når det forekommer i et binært, ville føre til pulser af lysstyrke.
Selvlinsesystemer er blevet forudsagt i nogen tid, men forskere kunne ikke få øje på et sådant par, før Kepler kunne studere tusinder af stjernesystemer over tid. Det første sådanne system blev opdaget i 2014; siden da er der fundet fire yderligere, inklusive KIC 8145411.
Men den virkelige overraskelse kom, da Masuda og hans kolleger vendte Subaru-teleskopet på Hawaii og det 1,5 meter lange teleskop ved Fred Lawrence Whipple Observatory i Arizona på det nyfundne system.
Deres opfølgningsobservationer afslørede, at den hvide dværg var omkring en femtedel af vores solmasse, godt inden for klassen af ekstremt hvide dværge med lav masse. Men til forskernes overraskelse kredsede ledsagerstjernen for langt fra den hvide dværg til at have været i stand til at filke dens masse. Noget andet må være ansvarlig for en så lav tilsyneladende alder for den hvide dværg, konkluderede forskerne.
Den store vri
Det er muligt, tilføjede de, at den hvide dværg overhovedet ikke er en hvid dværg. Forskerne var kun i stand til at bestemme objektets masse, og at den er relativt lille; holdet har ikke et fast størrelsesestimat. Denne usikkerhed betyder, at objektets linse på stjernen faktisk kunne være en tættere sort hul eller neutronstjerne der pakker den samme masse til mindre plads. Der er dog to argumenter mod en mere eksotisk oprindelse for det lille objekt.
For det første er hvide dværge langt mere almindelige end hverken sorte huller eller neutronstjerner, hvilket statistisk set er mere tilbøjelige til at være den mystiske ledsager. Måske mere uroligt har astrofysikere ikke en god forklaring på, hvordan en sådan lavmasse-neutronstjerne eller sort hul kan dannes, sagde Masuda, og de har heller ikke set nogen bittesmå eksempler i modsætning til ekstremt hvide dværge med lav masse.
”Jeg indrømmer, at dette argument måske ikke er helt overbevisende, i betragtning af at vi ikke har en god forklaring på, hvordan denne hvide dværg alligevel blev dannet,” sagde han.
Hvis KIC 8145411 går i bane med en hvid dværg, kan det få astronomer til at tage et nyt kig på, hvad vi tror, vi ved om, hvordan hvide dværge dannes og hvordan de interagere med ledsagere.
"Enstjernet evolution kan ikke forklare en sådan [ekstrem lavmasse] hvid dværg, så det antages, at interaktion med en tæt binær spiller en vigtig rolle," sagde Masuda. "Men igen, dette binære interaktionsscenarie undlader at forklare den observerede bane i KIC 8145411-systemet, fordi bane ikke er så tæt som krævet for, at dette scenarie kan fungere. Så nogle dele af denne historie skal ændres - selvom vi ikke gør det ' ved endnu ikke hvilket. "
Masuda sagde, at han og hans kolleger planlægger at fortsætte jakten på små hvide dværge i lignende binære grupper for at lære mere om deres egenskaber.
"Jeg håber, de vil hjælpe os med at løse det puslespil, der er præsenteret af KIC 8145411-systemet, og føre til [a] en mere fuldstændig forståelse af hvide dverge i binære grupper," sagde Masuda.
Forskningen er beskrevet i et papir offentliggjort 5. august i The Astrophysical Journal Letters.
- Einsteins teori hjælper med ID første eksoplaneter uden for Mælkevejen
- Gravitationsmikrolensering - Sådan findes planeter ved hjælp af denne teknik [VIDEO]
- Solen vender sig ind i en kæmpe krystalkugle, efter at den dør
