Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một ngôi sao lùn trắng khổng lồ với bầu không khí giàu carbon kỳ quái có thể là hai sao lùn trắng hợp nhất với nhau và chỉ tránh được sự hủy diệt trong gang tấc.
Một ngôi sao lùn trắng khổng lồ với bầu không khí giàu carbon kỳ quái có thể là hai sao lùn trắng hợp nhất với nhau theo một nhóm quốc tế do các nhà thiên văn học của Đại học Warwick dẫn đầu và chỉ tránh được sự hủy diệt.
Họ đã phát hiện ra một sao lùn trắng cực lớn khác thường cách chúng ta khoảng 150 năm ánh sáng với thành phần khí quyển chưa từng thấy trước đây, lần đầu tiên một sao lùn trắng hợp nhất được xác định sử dụng thành phần khí quyển của nó như một manh mối.
Phát hiện này được công bố hôm nay (2 tháng 3) trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên có thể đặt ra những câu hỏi mới về sự tiến hóa của các ngôi sao lùn trắng khổng lồ và về số lượng siêu tân tinh trong thiên hà của chúng ta.
Ngôi sao này có tên WDJ0551 + 4135 được xác định trong một cuộc khảo sát dữ liệu từ kính viễn vọng Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Các nhà thiên văn học đã theo dõi bằng quang phổ được thực hiện bằng Kính thiên văn William Herschel, tập trung vào những ngôi sao lùn trắng được xác định là đặc biệt to lớn – một kỳ tích được thực hiện bởi sứ mệnh Gaia. Bằng cách phá vỡ ánh sáng phát ra từ ngôi sao, các nhà thiên văn học đã có thể xác định thành phần hóa học trong bầu khí quyển của nó và thấy rằng nó có hàm lượng carbon cao bất thường.
Tác giả chính, Tiến sĩ Mark Hollands, từ Khoa Vật lý của Đại học Warwick, cho biết: “Ngôi sao này nổi bật như một thứ mà chúng ta chưa từng thấy trước đây. Bạn có thể thấy một lớp hydro bên ngoài, đôi khi được trộn với helium hoặc chỉ là một hỗn hợp helium và carbon. Bạn không mong đợi nhìn thấy sự kết hợp giữa hydro và carbon cùng một lúc vì sẽ có một lớp helium dày ở giữa điều đó ngăn cấm điều đó. Khi chúng ta nhìn vào nó, nó không có ý nghĩa gì cả . “
Để giải câu đố, các nhà thiên văn học đã chuyển thám tử để khám phá nguồn gốc thực sự của ngôi sao.
Sao lùn trắng là phần còn lại của các ngôi sao như Mặt trời của chúng ta đã đốt hết nhiên liệu và trút bỏ lớp ngoài của chúng. Hầu hết đều tương đối nhẹ, khoảng 0,6 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta nhưng cái này nặng khoảng 1,14 khối lượng mặt trời, gần gấp đôi khối lượng trung bình. Mặc dù nặng hơn Mặt trời của chúng ta, nó được nén lại thành hai phần ba đường kính Trái đất.
Tuổi của sao lùn trắng cũng là một đầu mối. Các ngôi sao già quay quanh Dải Ngân hà nhanh hơn các sao trẻ hơn và vật thể này đang di chuyển nhanh hơn 99% các sao lùn trắng gần đó có cùng độ tuổi làm mát, cho thấy ngôi sao này già hơn so với vẻ ngoài của nó.
Tiến sĩ Hollands cho biết thêm: “Chúng tôi có một chế phẩm mà chúng tôi không thể giải thích thông qua quá trình tiến hóa sao bình thường, khối lượng trung bình gấp đôi so với sao lùn trắng và tuổi động học lớn hơn so với suy luận về làm mát. Chúng tôi khá chắc chắn về cách một ngôi sao tạo thành một sao lùn trắng và nó không nên làm điều này. Cách duy nhất bạn có thể giải thích là nếu nó được hình thành thông qua sự hợp nhất của hai sao lùn trắng. “
Lý thuyết là khi một ngôi sao trong hệ nhị phân mở rộng vào cuối vòng đời, nó sẽ bao bọc đối tác của nó, kéo quỹ đạo của nó lại gần hơn khi ngôi sao đầu tiên co lại. Điều tương tự sẽ xảy ra khi ngôi sao khác mở rộng. Trong hàng tỷ năm, phát xạ sóng hấp dẫn sẽ thu hẹp quỹ đạo hơn nữa đến mức các ngôi sao hợp nhất với nhau.
Trong khi các vụ sáp nhập sao lùn trắng đã được dự đoán sẽ xảy ra, điều này sẽ đặc biệt khác thường. Hầu hết các vụ sáp nhập trong thiên hà của chúng ta sẽ nằm giữa các ngôi sao có khối lượng khác nhau trong khi sự hợp nhất này dường như nằm giữa hai ngôi sao có kích thước tương tự nhau. Cũng có một giới hạn về mức độ sao lùn trắng có thể lớn đến mức nào: với hơn 1,4 khối lượng mặt trời, người ta cho rằng nó sẽ phát nổ trong siêu tân tinh mặc dù có thể những vụ nổ này có thể xảy ra ở khối lượng thấp hơn một chút, vì vậy ngôi sao này rất hữu ích trong việc chứng minh một sao lùn trắng có thể sống sót đến mức nào.
Bởi vì quá trình hợp nhất khởi động lại sự làm mát của ngôi sao, rất khó để xác định nó bao nhiêu tuổi. Sao lùn trắng có thể hợp nhất khoảng 1,3 tỷ năm trước nhưng hai sao lùn trắng ban đầu có thể đã tồn tại trong nhiều tỷ năm trước.
Nó là một trong số ít các sao lùn trắng hợp nhất được xác định cho đến nay và là người duy nhất thông qua thành phần của nó.
Tiến sĩ Hollands cho biết thêm: “Không có nhiều sao lùn trắng khổng lồ như vậy, mặc dù có nhiều hơn bạn mong đợi để xem điều gì ngụ ý rằng một số trong số chúng có thể được hình thành do sáp nhập.
“Trong tương lai, chúng ta có thể sử dụng một kỹ thuật gọi là asteroseism để tìm hiểu về thành phần cốt lõi của sao lùn trắng từ các xung sao của nó, đây sẽ là một phương pháp độc lập xác nhận ngôi sao này hình thành từ sự hợp nhất.
Có lẽ khía cạnh thú vị nhất của ngôi sao này là nó chắc chắn đã không phát nổ thành siêu tân tinh – những vụ nổ khổng lồ này thực sự quan trọng trong việc lập bản đồ cấu trúc của Vũ trụ, vì chúng có thể được phát hiện ở khoảng cách rất lớn. Vẫn còn nhiều điều không chắc chắn về loại hệ thống sao nào đưa nó đến giai đoạn siêu tân tinh. Điều kỳ lạ là nó có thể phát ra, đo lường các tính chất của siêu tân tinh ‘thất bại’ này và tương tự, sẽ cho chúng ta biết rất nhiều về con đường dẫn đến nhiệt hạch tự hủy.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu và Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ (STFC) thuộc Bộ phận Nghiên cứu và Đổi mới của Vương quốc Anh (UKRI).
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Warwick . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :