Gli astronomi hanno trovato una nana bianca che una volta era due nane bianche. La coppia di stelle si è fusa in una circa 1,3 miliardi di anni fa. La stella risultante, denominata WDJ0551 + 4135, dista circa 150 anni luce.
Una nana bianca è lo stato finale delle stelle come il nostro Sole. Una volta consumato il combustibile nucleare, espellono il loro materiale esterno. Ciò che resta è una raccolta di materia indescrivibilmente densa, senza fusione. La sua luminosità deriva dalla sua energia termica immagazzinata.
"Questa stella si è distinta come qualcosa che non avevamo mai visto prima."
Autore principale Mark Hollands, Università di Warwick.
Questo nano bianco è diverso da altri. Normalmente, l'atmosfera di una nana bianca non contiene molto carbonio. Ma WDJ0551 + 4135 ha un'atmosfera con livelli elevati di carbonio. È anche molto più massiccio di un tipico nano bianco.
Entrambe queste caratteristiche si sono distinte per gli astronomi dietro un nuovo studio che annunciava la scoperta. Il principale ricercatore dello studio è il Dr. Mark Hollands, del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick. Lo studio si intitola "Una nana bianca ultra-massiccia con un'atmosfera mista idrogeno-carbonio come probabile residuo di fusione". È pubblicato nella seconda edizione di Nature Astronomy.
Prima che una stella diventi una nana bianca, attraversa una fase gigante rossa. Se il gigante rosso non ha abbastanza massa per fondere il carbonio, allora carbonio e ossigeno si accumuleranno in una massa al centro della stella. Quando la stella si libera degli strati esterni, alla fine lascia solo un residuo, la nana bianca. La maggior parte dei nani sono composti principalmente da quel carbonio e ossigeno, sebbene ce ne siano altri tipi.
Ma normalmente, quel carbonio non è visibile. Uno spesso strato di elio solitamente lo blocca. Nel loro studio, il team ha utilizzato il telescopio William Herschel per esaminare spettroscopicamente il nano bianco. Ciò ha dimostrato che l'atmosfera aveva un contenuto insolitamente elevato di carbonio, cosa che non dovrebbe essere possibile.
“Questa stella si è distinta come qualcosa che non avevamo mai visto prima. Potresti aspettarti di vedere uno strato esterno di idrogeno, a volte miscelato con elio, o solo una miscela di elio e carbonio ", ha dichiarato l'autore principale Hollands in un comunicato stampa. "Non ti aspetti di vedere questa combinazione di idrogeno e carbonio nello stesso momento in cui dovrebbe esserci uno spesso strato di elio che lo proibisce. Quando l'abbiamo visto, non aveva alcun senso ".
In termini stellari, la maggior parte delle nane bianche non è così massiccia. Sono in genere circa 0,6 volte più grandi del nostro Sole. Ma WDJ0551 + 4135 è diverso. La sua massa è quasi il doppio di quella di una tipica nana bianca, a 1,14 masse solari. È ancora estremamente compatto per un oggetto con così tanta massa, proprio come gli altri nani bianchi. Ha solo circa i due terzi del diametro della Terra.
La sua velocità attraverso lo spazio non combacia con altre nane bianche. Gli astronomi usano il termine "standard locale di riposo" per descrivere il moto medio della materia nella Via Lattea. È compreso tra 202 e 241 km / s. Ma WDJ0551 + 4135 viaggia a 129 ° C ± 5 ° km?1 rispetto allo standard locale di riposo, molto più veloce di altra materia.
Poiché le stelle più anziane viaggiano più velocemente di quelle giovani mentre orbitano entrambe nella Via Lattea, questa nana bianca deve invecchiare. In effetti, la sua alta velocità significa che è più veloce del 99% di altre nane bianche nella galassia. Nel loro studio gli autori affermano che “abbiamo trovato che questa velocità era al 99 ° percentile della distribuzione tridimensionale della velocità delle nane bianche vicine con magnitudini assolute simili. Poiché la dispersione della velocità stellare aumenta con l'età del sistema, la cinematica rapida di WD J0551 + 4135 può significare un'età del sistema molto più vecchia di quanto implicito semplicemente dal raffreddamento della nana bianca. "
Tutte e tre le caratteristiche lo distinguono dalle altre nane bianche: la sua velocità / età, la sua massa e il suo carbonio visibile.
"L'unico modo per spiegarlo è se si è formato attraverso una fusione di due nane bianche."
LEAD AUTORE MARCHIO OLANDA, UNIVERSITÀ DI WARWICK.
"Abbiamo una composizione che non possiamo spiegare attraverso la normale evoluzione stellare, una massa doppia rispetto alla media per una nana bianca e un'età cinematica più vecchia di quella dedotta dal raffreddamento", ha affermato Hollands. "Siamo abbastanza sicuri di come una stella formi una nana bianca e non dovrebbe farlo. L'unico modo per spiegarlo è se si è formato attraverso una fusione di due nane bianche. "
Il nano unito è probabilmente il risultato di miliardi di anni di evoluzione stellare in un sistema stellare binario. Una delle stelle raggiunge la sua fase gigante rossa prima del suo partner e si espande avvolgendo il partner. Mentre la prima stella si restringe, l'orbita tra le due si avvicina. Quindi la seconda stella attraversa la sua fase gigante rossa, espandendo e avvolgendo l'altra.
Ci vogliono miliardi di anni, ma alla fine l'emissione delle onde gravitazionali rende l'orbita ancora più ridotta. La fine è in vista, o forse il matrimonio, e quando l'orbita si restringe sufficientemente, le stelle si fondono in una sola.
"Non ci sono così tante nane bianche così massicce, anche se ce ne sono molte di più di quelle che ti aspetteresti di vedere, il che implica che alcune di esse sono state probabilmente formate da fusioni".
LEAD AUTORE MARCHIO OLANDA, UNIVERSITÀ DI WARWICK.
Gli astronomi hanno previsto l'esistenza di nane bianche unite, ma questa infrange ancora le aspettative. Predicono che le fusioni dovrebbero essere tra due nane bianche di dimensioni diverse. Ma WDJ0551 + 4135 sembra essere una fusione tra nani di dimensioni simili.
C'è un limite di massa superiore per le nane bianche, anche per una coppia che si è fusa. Se l'oggetto stellare risultante è sufficientemente massiccio, esploderà come una supernova in fuga termica. Gli astrofisici pensano che il limite sia di circa 1,4 masse solari, ma non ne sono certi. È possibile che gli oggetti possano esplodere come supernove a meno di 1,4 masse solari. A 1,14 masse solari, questa nana bianca aiuta gli astrofisici a capire il limite di massa superiore.
Gli scienziati possono capire l'età di una nana bianca osservando la sua temperatura. I nani bianchi non generano alcun calore perché non c'è più fusione. Sono più simili alle braci che alle stelle e, monitorando il raffreddamento della stella, possono determinare la sua età. Ma quando due nani bianchi si fondono, il processo di raffreddamento ricomincia.
Non esiste un modo preciso per determinare l'età di questa e i due nani bianchi potrebbero essere stati nani bianchi per miliardi di anni prima della fusione. Tuttavia, i ricercatori ritengono che la fusione stessa abbia avuto luogo circa 1,3 miliardi di anni fa.
Gli scienziati hanno mai trovato solo poche nane bianche unite prima. Ma questa è la prima volta che si identifica attraverso la sua composizione.
"Non ci sono così tante nane bianche così enormi, anche se ce ne sono molte di più di quelle che ti aspetteresti di vedere, il che implica che alcune di esse sono state probabilmente formate da fusioni", ha affermato Hollands.
"In futuro potremmo essere in grado di utilizzare una tecnica chiamata asteroseismologia per conoscere la composizione del nucleo della nana bianca dalle sue pulsazioni stellari, che sarebbe un metodo indipendente che conferma questa stella formata da una fusione."
"Forse l'aspetto più eccitante di questa stella è che non è riuscita a esplodere come una supernova: queste esplosioni gigantesche sono davvero importanti nella mappatura della struttura dell'Universo, in quanto possono essere rilevate a distanze molto grandi", ha detto Hollands. “Tuttavia, permangono molte incertezze su quale tipo di sistemi stellari riescano a raggiungere lo stadio delle supernova. Per quanto strano possa sembrare, misurare le proprietà di questa supernova "fallita" e futuri sosia, ci sta raccontando molto sui percorsi di auto-annientamento termonucleare ".
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