|
Белый карлик содержит кислородно-неоновое ядро
|
|
|
|
Астрономы обнаружили доказательства того, что один из самых массивных известных белых карликов имеет кислородно-неоновое ядро вместо более распространенного углеродно-кислородного. Это открытие важно, поскольку состав ядра белого карлика определяет его эволюцию. Статья, описывающая это открытие, была опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Как правило, белые карлики имеют массу 0,5–0,7 массы Солнца. Ядро таких объектов состоит в основном из углерода и кислорода (ядро C/O). Когда у них есть звездные компаньоны, эти плотные объекты могут накапливать вещество от них и в конечном итоге производить сверхновую типа Ia. Ультрамассивные белые карлики, масса которых превышает примерно 1,05–1,1 массы Солнца, рассказывают другую историю, которая еще не до конца понятна.
|
|
|
|
Считается, что эти более массивные белые карлики образуются из «предков» или звезд-прародителей массой примерно в 8–10 раз превышающей массу Солнца. В этих более тяжелых прародителях ядро достигает более высоких температур и плотностей, что позволяет углероду воспламеняться и далее синтезироваться в кислород и неон (ядро O/Ne). Этого не происходит в ядрах звезд меньшей массы, которые прекращают синтез, как только накапливают углерод и кислород, поскольку им не хватает необходимой температуры ядра.
|
|
|
|
|
|
|
Эти более массивные белые карлики интересны тем, что, имея кислородно-неоновые ядра, они, как считается, заканчивают свою жизнь иначе, чем типичные углеродно-кислородные белые карлики, которые в конечном итоге порождают сверхновую типа Ia.
|
|
|
|
В этой работе группа исследователей под руководством Стефана М. Арсено из Бостонского университета изучала ультрамассивный белый карлик SDSS J060851.44-005950.3 (сокращенно SDSS J0608-0059). Этот белый карлик находится в двойной системе со звездой-компаньоном главной последовательности, расположенной на расстоянии 2684 астрономических единиц.
|
|
|
|
Чтобы понять, из чего состоит его ядро, команде пришлось точно взвесить и измерить белый карлик SDSS J0608-0059. Возникли некоторые трудности, поскольку фотосфера — видимый поверхностный слой, который астрономы фактически наблюдают, — составляет лишь крошечную долю массы белого карлика, в то время как ядро под ней составляет более 99%. Поскольку спектры света несут информацию только об этом тонком внешнем слое, они не могут напрямую показать, из чего состоит скрытое ядро.
|
|
|
|
Вместо этого команда использовала гравитационное красное смещение для оценки массы белого карлика. Фотон, поднимающийся из гравитационной ямы массивного, компактного объекта, теряет энергию, что приводит к изменению его длины волны — чем массивнее и компактнее звезда, тем больше это гравитационное красное смещение.
|
|
|
|
В дополнение к этому изменению длины волны, собственное движение белого карлика в пространстве также вызывает изменение длины волны спектральных линий.
|
|
|
|
Чтобы разделить эти два эффекта, команда использовала независимо измеренную скорость его звезды-компаньона — по сути, ту же скорость, что и у белого карлика — и вычла её из измеренной скорости белого карлика. Таким образом, всё, что осталось, было отнесено к его гравитационному красному смещению.
|
|
|
|
Только гравитационное красное смещение позволяет определить отношение массы белого карлика к его радиусу, а не каждое значение по отдельности. Чтобы разделить их, команда объединила красное смещение с измерениями яркости из нескольких фотометрических обзоров (Gaia, SDSS, PanSTARRs, SkyMapper), а затем провела статистическое моделирование, чтобы определить массу, радиус, расстояние, поглощение и температуру, которые наилучшим образом соответствовали всем данным. Это дало массу около 1,226 солнечных масс и радиус примерно вдвое меньше земного.
|
|
|
|
Далее команда проверила, из чего состоит ядро. Углеродно-кислородные и кислородно-неоновые ядра дают несколько разные соотношения массы и радиуса при такой экстремальной массе. Сравнивая свои измерения с теоретическими моделями для каждого состава, данные указывали на кислородно-неоновое ядро.
|
|
|
|
Команда также исключила альтернативное объяснение, предполагающее, что большая масса звезды произошла от слияния двух белых карликов, а не от обычной эволюции одиночной звезды, поскольку слияния также могут приводить к образованию необычно массивных остатков. Ее обычная галактическая скорость, отсутствие магнитного поля и существование в широкой двойной системе — все это указывало на происхождение от слияния.
|
|
|
|
«Сравнивая полученные данные с современными соотношениями масса-радиус для ультрамассивных белых карликов, мы обнаружили предпочтение ядра типа O/Ne перед ядром типа C/O с байесовским фактором 2,7», — пишут исследователи в статье. Они отмечают, что более качественные данные Gaia или дополнительные наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне могли бы еще больше уточнить результат.
|
|
|
|
Источник
|
