L'immagine di un artista di un nano bianco che passa davanti a una stella nana rossa. Quando il nano bianco passa davanti al suo compagno più grande, piega e ingrandisce la luce della stella di sfondo.
(Immagine: © NASA / JPL-Caltech)
Gli scienziati hanno individuato un modo incredibilmente strano, "impossibile" stella nana bianca in una scoperta che suggerisce che questi oggetti sono ancora più comuni di quanto si sospetti - o che stia accadendo qualcosa di ancora più strano.
I nani bianchi sono nuclei stellari lasciato alle spalle da stelle come il nostro sole. Mentre queste stelle si esauriscono, perdono i loro strati esterni e lasciano un nucleo che si raffredda per miliardi di anni. La massa della nana bianca si basa su quella della stella originale, che a sua volta riflette la sua età.
Tali relazioni indicano che i ricercatori possono utilizzare la massa di una nana bianca per calcolare la sua età. E nell'ultimo decennio, gli astronomi hanno scoperto circa 100 nane bianche con masse così basse da sembrare più vecchie di Universo di 14,8 miliardi di anni.
Finora, gli astronomi hanno affrontato quell'enigma notando che quasi tutti questi oggetti si verificano con una stella compagna questo potrebbe sottrarre parte della massa del nano bianco, facendolo apparire più vecchio di quanto non sia in realtà. Ma una manciata molto piccola di queste nane bianche di massa estremamente bassa non ha compagni da incolpare per il loro cambiamento di massa, sollevando la questione di come possano esistere questi oggetti.
In una nuova ricerca, gli scienziati descrivono la ricerca di una nana bianca a massa estremamente bassa che ha un compagno, ma quella stella è abbastanza distante da non riuscire a rubare la massa della nana bianca. Poiché le probabilità di individuare una tale coppia con lo strumento utilizzato dagli scienziati sono così basse, la scoperta potrebbe significare che le nane bianche "impossibili" sono molto più comuni di quanto si immaginasse in precedenza.
"Questa scoperta suggerisce che manca qualcosa nella nostra attuale comprensione della formazione di nane bianche a bassa massa e / o interazioni binarie", ha detto a Space.com Kento Masuda, autore principale di un nuovo documento che descrive la ricerca e un astronomo dell'Università di Princeton e-mail.
Un puzzle di nana bianca
Masuda e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati raccolti dal famoso strumento di caccia del pianeta della NASA, il telescopio spaziale Kepler. Gli scienziati hanno trovato migliaia di pianeti e candidati esopianeti nei dati raccolti da Keplero durante la sua missione primaria ed estesa di nove anni. Lo strumento individua i pianeti come immersioni ritmiche nella luminosità di una stella. L'oscuramento è causato dal pianeta che scivola tra la stella e Keplero, chiamato transito.
Ma il telescopio spaziale ha prodotto anche molte scoperte astronomiche. L'anno scorso, Masuda e i suoi colleghi hanno notato che la stella di tipo G KIC 8145411 si illuminava regolarmente, un'inversione insolita delle situazioni di transito. Se una coppia di stelle in orbita si allinea con la Terra, la loro luce cambierà quando una stella passerà di fronte all'altra. Di solito, la luce si attenua, perché la luce totale dal sistema viene ridotta mentre una stella scompare sul lato posteriore.
Tuttavia, se una delle stelle è abbastanza compatta, come una nana bianca, può piegare la luce della sua stella compagna quando passa davanti, fungendo da obiettivo per ingrandire la superficie della stella meno densa. Questo fenomeno, soprannominato auto-microlente quando si verifica in un binario, porterebbe a impulsi di luminosità.
I sistemi di auto-lente sono stati previsti per un po 'di tempo, ma gli scienziati non sono riusciti a individuare una tale coppia fino a quando Keplero non avrebbe potuto studiare contemporaneamente migliaia di sistemi stellari nel tempo. Il primo sistema di questo tipo è stato scoperto nel 2014; da allora ne sono stati trovati altri quattro, incluso KIC 8145411.
Ma la vera sorpresa è arrivata quando Masuda e i suoi colleghi hanno girato il telescopio Subaru alle Hawaii e il telescopio da 1,5 metri al Fred Lawrence Whipple Observatory in Arizona sul nuovo sistema.
Le loro osservazioni di follow-up hanno rivelato che la nana bianca era circa un quinto della massa del nostro sole, ben all'interno della classe delle nane bianche a massa estremamente bassa. Ma con sorpresa degli scienziati, la stella compagna orbita troppo lontano dalla nana bianca per essere stata in grado di bruciarne la massa. Qualcos'altro deve essere responsabile di un'età apparentemente così bassa per la nana bianca, hanno concluso gli scienziati.
La grande svolta
È possibile, hanno aggiunto, che dopo tutto la nana bianca non è una nana bianca. Gli scienziati sono stati solo in grado di determinare la massa dell'oggetto e che è relativamente piccola; il team non ha una stima della dimensione costante. Quell'incertezza significa che l'oggetto che colpisce la stella potrebbe effettivamente essere più denso buco nero o stella di neutroni che racchiude la stessa massa in meno spazio. Ci sono due argomenti contro un'origine più esotica per il piccolo oggetto, tuttavia.
In primo luogo, le nane bianche sono molto più comuni dei buchi neri o delle stelle di neutroni, rendendole statisticamente più probabili essere il compagno misterioso. Forse più preoccupantemente, gli astrofisici non hanno una buona spiegazione di come si potrebbe formare una stella di neutroni a così bassa massa o un buco nero, ha detto Masuda, e non hanno nemmeno individuato alcun piccolo esempio, a differenza delle nane bianche di massa estremamente bassa.
"Ammetto che questo argomento potrebbe non essere del tutto convincente, dato che non abbiamo una buona spiegazione di come si sia formato questo nano bianco", ha detto.
Se KIC 8145411 orbita con una nana bianca, potrebbe spingere gli astronomi a dare un'altra occhiata a ciò che pensiamo di sapere sulla forma dei nani bianchi e su come interagire con i compagni.
"L'evoluzione a stella singola non può spiegare una nana bianca [di massa estremamente bassa], quindi si presume che le interazioni con un binario stretto abbiano un ruolo importante", ha detto Masuda. "Ma ancora una volta, questo scenario di interazione binaria non spiega l'orbita osservata del sistema KIC 8145411, perché l'orbita non è così vicina come richiesto per far funzionare questo scenario. Quindi alcune parti di questa storia devono essere modificate, anche se non non so ancora quale ".
Masuda ha detto che lui e i suoi colleghi hanno in programma di continuare la caccia a piccoli nani bianchi in binari simili per saperne di più sulle loro proprietà.
"Spero che ci aiuteranno a risolvere l'enigma presentato dal sistema KIC 8145411 e che porteranno [a] una comprensione più completa dei nani bianchi nei binari", ha detto Masuda.
La ricerca è descritta in un documento pubblicato il 5 agosto in The Astrophysical Journal Letters.
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