Bu beyaz cücenin “iki yüzü” var – Ars Technica

Gökbilimciler, iki farklı “yüzü” olan, olağandışı mavi tonlu bir beyaz cüce yıldız keşfettiler: biri hidrojen, diğer yüzü helyum. yeni yaprak Nature dergisinde yayınlandı. Doğal olarak, ona yıldız dediler. çift ​​yüzlüiki yüzlü Roma dualite ve ruh göçü tanrısından sonra.

Daha önce bahsedildiği gibi, beyaz cüce aslında ölü bir yıldızın yanan çekirdeğidir. Keşfedilecek ilk beyaz cüce yıldızlardan biri, lakaplı 40 Eridan b, Güneş’inkinden 25.000 kat daha fazla bir yoğunluğa sahip, çok daha küçük bir hacme (kabaca Dünya’nın boyutuna) sıkıştırılmış – astronomların başlangıçta imkansız olduğunu düşündükleri gözlemsel bir çıkarım. İkinci beyaz cüce Sirius b yıldızın yörüngesinde döner. Sirius), kısa bir süre sonra keşfedildi ve inanılmaz derecede yoğun göründü (Dünya’nın yoğunluğunun yaklaşık 200.000 katı).

Bu yoğun yoğunluk, yıldızın yerçekimi etkisi altında çökmesini önlemek için yıldızın iç basıncının ardındaki alışılmadık mekanizmadan kaynaklanır. Düzenli yıldızlar, nükleer füzyon tarafından salınan enerjiye bağlıdır, ancak füzyon beyaz cücelerde durmuştur. Böylece yerçekimi, yıldızın tüm maddesini içe doğru o kadar sıkı sıkıştırdı ki, elektronları birbirine çarparak “Elektron dejenere maddeBu, özellikle kuantum mekaniği nedeniyle olur. Pauli dışlama ilkesi, bu sadece iki elektronun aynı enerji seviyesinde olabileceğini belirtir. Normal gazlar bu prensibi ihlal etmez çünkü elektronlar arasında atomlardaki tüm enerji seviyelerinin dolmasını engellemek için yeterli boşluk vardır. Ancak dejenere bir gazda elektronlar Yapmak Tüm enerji seviyeleri dolar ve bu, yıldızın çökmesini durdurmak için harici bir basınç gücüne neden olur.

Bir beyaz cücenin kütlesi ne kadar fazlaysa o kadar küçük olacaktır, çünkü tüm bu kütleyi desteklemek için yeterli iç basınç yaratması gerekir. Yıldızın yüzey yerçekimi Dünya’nınkinin 100.000 katı olduğu için, daha ağır atomlar atmosfere batar ve yüzeyde daha hafif atomlar bırakır. Bu nedenle, bir beyaz cücenin atmosferi genellikle saf hidrojen veya saf helyumdan oluşur.

Beyaz cücenin bu son keşfinin bu kadar ilgi çekici olmasının nedeni budur. Caltech’te doktora sonrası araştırmacı olan astronom Ilaria Caiazzo, kullanırken Janus’u (resmi olarak ZTF J203349.8+322901.1 olarak adlandırılmıştır) gördü. Zwicky Transit Tesisi (ZTF) yüksek derecede mıknatıslanmış beyaz cüceleri aramak için. ZTF, 70 yaşındaki Samuel Oschin Teleskopu’na bağlı robotik bir kameradır. Palomar Gözlemevi San Diego İlçesinde. ZTF, patlayan veya parlaklığı değişen nesneleri arayarak gece gökyüzünde otomatik taramalar gerçekleştirir: örneğin süpernovalar, kara deliklerin çarptığı yıldızlar, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar. Üç gece boyunca tüm gökyüzünü ve her gece iki kez galaksinin görünür düzlemini tarar.

Palomar’daki CHIMERA cihazı ve İspanya’nın Gran Telescopio Canarias’ındaki takip gözlemleri, Janus’un yaklaşık olarak her 15 dakikada bir kendi ekseni etrafında döndüğünü ortaya çıkardı. Ancak yıldızın alışılmadık tayfını, yani ayırt edici kimyasal imzasını ortaya çıkaran, Hawaii’deki WM Keck Gözlemevi’nden elde edilen gözlemsel verilerdi: bir taraf hidrojen, diğer taraf helyum. Kiazuo ve meslektaşları, bunun hidrojenden helyum ağırlıklı bir yüzeye nadir bir geçişin ortasında yakalanmış bir beyaz cüce olabileceğini düşünüyor.

Ancak bu, bir tarafın neden diğerinden daha hızlı hareket ettiğini açıklamıyor. Gökbilimcilerin şu anda bu garip fenomeni açıklamak için iki hipotezi var ve her ikisi de manyetik alanlarla ilgili. Janus’un manyetik alanlarının asimetrik olabileceği varsayılıyor. “Manyetik alanlar malzemelerin karışmasını engelleyebilir” caiazzo dedi. “Yani manyetik alan bir tarafta daha güçlüyse, o tarafta daha az karışım ve dolayısıyla daha fazla hidrojen olacaktır.” Belki de Janus’un helyum tarafı bu kadar köpürüyor çünkü konveksiyon yüzeydeki ince hidrojen tabakasını kaldırmış ve altındaki helyumu ortaya çıkarmıştır.

Diğeri ise, yıldızın manyetik alanlarının atmosferik gazların basıncını ve yoğunluğunu değiştirebilmesidir. “Manyetik alanlar atmosferdeki gaz basıncını düşürebilir ve bu, manyetik alanların en güçlü olduğu yerlerde hidrojen okyanuslarının oluşmasına izin verebilir.” ortak yazar James Fuller dedi, Caltech’te teorik bir astrofizikçi. “Bu teorilerden hangisinin doğru olduğunu bilmiyoruz, ancak asimetrik yönleri manyetik alanlar olmadan açıklamanın başka bir yolunu düşünemiyoruz.”

Bir sonraki adım, daha fazla çift taraflı beyaz cüce yıldız bulmaktır ki bu, Vera C. Rubin Gözlemevi ve beşinci Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması devreye girdiğinde daha kolay olacaktır. Gökbilimciler zaten başka bir beyaz cücede (GD 323) daha az aşırı spektral farklılıklar gözlemlediler. Yazarlar, “Bu nedenle, Janus izole bir örnek değil, iki yüzlü beyaz cüceler sınıfının en çarpıcı üyesi olabilir” sonucuna varıyorlar.

DOI: Doğa, 2023. 10.1038/s41586-023-06171-9 (DOI’ler hakkında).

K. Miller/Caltech/IPAC tarafından hazırlanan liste resmi