Дволика зоря-білий карлик карликова спантеличила астрономів

Щвидко обертова зоря-білий карлик з двома різними півкулями - водневою та гелієвою - змушує астрономів ламати голову над тим, як вона опинилася в такому стані. Ця зоря, що отримала прізвисько "Янус" на честь дволикого римського бога переходу, була виявлена за допомогою Установки транзієнтів Цвіккі (ZTF) у Паломарській обсерваторії (США). Одне з можливих пояснень полягає в тому, що вона є результатом сильного, але однобокого магнітного поля, що виникло в результаті злиття двох білих карликів. https://cikave-info....og-post_23.html

Білі карлики - це залишки зірок, схожих на Сонце, які припинили ядерні реакції у своїх надрах, скинули зовнішні шари та зазнали гравітаційного стиснення своїх залишкових ядер. Утворені об'єкти мають розмір приблизно із Землю, але масу зірки.

Хоча білі карлики народжуються гарячими, з віком вони поступово остигають. Це охолодження позначається на їхній структурі. За високої температури їхня поверхня покрита шаром водню, який огортає підшар гелію. Щойно температура поверхні остигає, гелієвий шар починає конвектувати. Якщо верхній шар водню досить тонкий, він може розсіюватися в бурхливому гелії.

Майже у половини білих карликів відбувається такий перехід від водневого домінування до гелієвого. Однак, оскільки перехід зазвичай відбувається за лічені секунди, ніхто ніколи не бачив, як це відбувається - можливо, досі.

Білий карлик Янус, що має офіційне позначення ZTF J203349.8+322901.1 і розташований на відстані понад 1300 світлових років від Землі, привернув увагу астрофізика Каліфорнійського технологічного інституту (Калтех) Іларії Кайаццо своїми швидкими змінами яскравості. Додаткові спостереження в Паломарській обсерваторії та інших установках показали, що ця зоря робить один оберт кожні 15 хвилин, протягом яких її яскравість змінюється від максимуму, коли її покрита воднем поверхня спрямована на Землю, до мінімуму, коли ми бачимо протилежну півкулю, вкриту гелієм.

Але чому? Судячи з результатів роботи групи, яку Кайаццо зібрала для вивчення цього відкриття, Янус, схоже, застряг у перехідному періоді. На одній з його півкуль конвекція гелію, мабуть, поглинула водень, але на іншій, як не дивно, цього не сталося. Автори статті, яку було опубліковано в журналі Nature, припускають, що досить сильне магнітне поле, зміщене від центру білого карлика, може перешкоджати конвекції гелію на одній півкулі, а не на іншій, але це пояснення має попередній характер. Досить сказати, що досі ніхто не бачив білого карлика, що складається з двох частин.

"Немає жодної моделі, яка б це передбачала", - каже член групи П'єр-Еммануель Тремблей, астроном з Йоркського університету (Велика Британія). "В астрофізиці, коли щось не гаразд і потребує тонкого налаштування, люди часто посилаються на магнітні поля, і це прекрасний приклад".

Близько 20% білих карликів є магнітними, а напруженість полів деяких з них сягає 1 млрд Гауссів. Для порівняння, магнітне поле Землі становить половину Гауса, а напруженість магнітного поля на поверхні Сонця - близько одного Гауса. За оцінками фахівців, для Януса поле має становити 1000-1 млн. Гаусс. Якщо воно буде сильнішим, то це призведе до спотворення спектральних ліній зірки.

"Для Януса ми припускаємо наявність магнітного поля, оскільки інакше було б дуже важко пояснити різний склад на двох гранях", - каже Кайаццо. Однак, додає вона, "ми досі не знаємо, чому тільки деякі білі карлики є магнітними та звідки береться така величезна різноманітність напруженості полів".

Сильне й однобоке магнітне поле Януса, його велика швидкість обертання, велика маса (від 1,20 до 1,27 маси Сонця) та дволикий склад - усе це вказує на те, що перед нами вельми примітний білий карлик. На думку Тремблея, це вказує на те, що тут можуть діяти й інші чинники. "У цьому білому карлику має бути щось особливе, крім магнітного поля", - каже він.

Тремблей припускає, що Янус міг утворитися внаслідок злиття двох білих карликів - події, яка могла призвести до виникнення внутрішніх магнітних динамо-машин. "Швидке обертання, генерація та асиметрія магнітного поля - все це вказує на бінарну еволюцію та злиття", - говорить він.

Тремблей також скептично ставиться до того, що магнітне поле є зміщеним диполем. Внутрішня структура магнітного поля білих карликів ще недостатньо вивчена, і, на його думку, посилання на зміщений диполь може приховувати геометрію магнітного поля вищого порядку.

"На мій погляд, це означає, що магнітне поле може бути не дипольним", - каже Тремблей. "Замість цього воно може бути квадрупольним, наприклад, із чотирма полюсами. Це не обов'язково означає, що поле зміщене від центру".

Коли білі карлики вибухають як наднові типу Ia, їхня добре зрозуміла яскравість дає змогу астрономам розглядати їх як стандартні свічки - найважливіший інструмент для вимірювання відстаней у космосі та швидкості розширення Всесвіту. Однак астрономи досі не впевнені в тому, скільки наднових типу Ia виникає під час накопичення поодиноким білим карликом надто великої кількості речовини від зірки-компаньйона та її вибуху, а скільки - під час злиття двох білих карликів, які, об'єднавшись, перевищують граничну масу Чандрасекара, що дорівнює 1,44 сонячної маси, і вибухають.

Якщо Янус справді є продуктом злиття двох менших білих карликів, то виявлення більшої кількості прикладів напівперехідних білих карликів дасть змогу астрономам визначити кількість таких систем та їхній можливий внесок у популяцію наднових типу Ia.