Две звезды объединились в массивного белого карлика

Массивная звезда белый карлик с причудливой атмосферой, богатой углеродом, может быть двумя объединившимися белыми карликами.

Ученые обнаружили необычного сверхмассивного белого карлика в 150 световых годах от Земли со странным атмосферным составом, которого никогда не видели. Впервые белый карлик был идентифицирован с использованием его атмосферного состава в качестве подсказки.

Звезда WDJ0551 + 4135 была идентифицирована в обзоре данных с телескопа Gaia Европейского космического агентства. Астрономы продолжили спектроскопию, снятую с помощью телескопа Уильяма Гершеля, сосредоточив внимание на тех белых карликах, которые были определены как особенно массивные. Расщепляя свет, излучаемый звездой, астрономы смогли определить химический состав ее атмосферы и обнаружили, что в ней присутствует необычно высокий уровень углерода.

Ведущий автор Марк Холландс из Университета Уорика сказал: «Эта звезда выделялась как нечто, чего мы никогда прежде не видели. Ожидаемо увидеть внешний слой водорода, иногда смешанный с гелием, или просто смесь гелия и углерода. Но не ожидаемо увидеть комбинацию водорода и углерода, поскольку между ними должен быть толстый слой гелия, которого там нет. В этом нет смысла».

Белые карлики - это останки звезд, похожих на Солнце, которые сожгли все топливо и сбросили внешние слои. Большинство из них относительно легкие, примерно в 0,6 раза больше массы Солнца, но этот весит 1,14 солнечной массы, что почти вдвое больше средней массы. Несмотря на то, что он тяжелее Солнца, он уплотнилось до двух третей диаметра Земли.

Возраст белого карлика также является ключом. Старые звезды вращаются вокруг Млечного Пути быстрее, чем молодые, и этот объект движется быстрее, чем 99% других близлежащих белых карликов с таким же возрастом, что предполагает, что эта звезда старше, чем выглядит.

Доктор Холландс добавляет: «У нас есть состав, который мы не можем объяснить с помощью нормальной эволюции звезд, масса, в два раза превышающая среднюю для белого карлика, и кинематический возраст старше, чем тот, который был получен при охлаждении. Мы почти уверены, как звезда превращается в белого карлика, и он не должен так делать. Единственное объяснение этого - он образовался в результате слияния двух белых карликов».

Теория состоит в том, что, когда одна звезда в двойной системе расширяется в конце жизни, она окутывает своего партнера, сближая орбиту с уменьшением первой звезды. То же самое произойдет, когда другая звезда расширится. В течение миллиардов лет излучение гравитационных волн будет сокращать орбиту до такой степени, что звезды сливаются воедино.

Большинство слияний в галактике происходит между звездами с разными массами, тогда как это слияние произошло между двумя звездами одинакового размера. Существует также предел того, насколько большим может быть белый карлик: при более чем 1,4 солнечных массах предполагается, что он взорвется в сверхновую, хотя возможно, что это может случиться и при несколько меньших массах, поэтому эта звезда полезна для понимания насколько массивным может стать белый карлик и выжить.

Поскольку процесс слияния возобновляет охлаждение звезды, трудно определить, сколько ей лет. Белый карлик слился около 1,3 миллиарда лет назад, но два оригинальных белых карлика, возможно, существовали много миллиардов лет назад.

На сегодняшний день это один из немногих объединенных белых карликов и единственный по составу.

Открытие опубликовано 2 марта в журнале Nature Astronomy и может поднять новые вопросы об эволюции массивных звезд белых карликов и о количестве сверхновых в нашей галактике.