Illustration der Größe des Weißen Zwergs. (Giuseppe Parisi) Ein toter Stern von der Größe der Mond ist der kleinste seiner Art, den wir je gesehen haben.
Es handelt sich um einen Weißen Zwerg, den ultradichten kollabierten Kern eines Sterns im Massenbereich der Sonne, aber mit einem Durchmesser von nur 4.280 Kilometern (2.660 Meilen). Es ist auch das Meiste fest Weißer Zwergstern, den wir je gesehen haben, mit etwa der 1,35-fachen Sonnenmasse.
Nehmen Sie sich einfach eine Sekunde Zeit, um sich damit auseinanderzusetzen – etwas mehr als die Masse unserer Sonne, verpackt in einer Kugel, die nur geringfügig größer ist als die Größe unseres Mondes. Ziemlich unglaublich, nicht wahr?
Und tatsächlich der Weiße Zwerg mit dem Namen ZTF J1901+1458, der etwa 130 Lichtjahre entfernt ist Ist unglaublich. Aufgrund seiner Dichte und Masse liegt es direkt am Rande des Chandrasekhar-Grenze - die maximale Masse, die ein Weißer Zwerg erreichen kann, bevor er so instabil wird, dass er in einer spektakulären Supernova explodiert.
„Wir haben dieses sehr interessante Objekt gefangen, das nicht massiv genug war, um zu explodieren.“ sagte die theoretische Astrophysikerin Ilaria Caiazzo vom Caltech . „Wir erforschen wirklich, wie massiv ein Weißer Zwerg sein kann.“
Weiße Zwerge sind die Klasse toter Sterne mit der geringsten Masse im Kontinuum toter Sterne. Sie entstehen aus den kollabierten Kernen von Sternen mit bis zu achtfacher Sonnenmasse; wenn diese Sterne ihre Hauptreihe beenden ( Kernfusion ) Lebensspanne, blasen sie ihr äußeres Material ab und der verbleibende Kern, der nicht mehr durch den äußeren Druck der Fusion gestützt wird, kollabiert zu einem ultradichten Objekt.
Bis zur Chandrasekhar-Grenze etwa 1,4 Sonnenmassen, so etwas genannt Elektronenentartungsdruck verhindert, dass der Weiße Zwerg aufgrund seiner eigenen Schwerkraft weiter zusammenbricht. Bei einem bestimmten Druckniveau werden Elektronen aus ihren Atomkernen gerissen – und zwar identische Elektronen kann nicht denselben Raum einnehmen Diese Elektronen sorgen für den nach außen gerichteten Druck, der verhindert, dass der Stern kollabiert.
Allerdings gibt es in Doppelsternsystemen viele Weiße Zwerge. Das bedeutet, dass sie in einem Orbitaltanz mit einem anderen Stern gefangen sind. Wenn die beiden Sterne nahe genug sind, saugt der Weiße Zwerg Material von seinem binären Begleiter ab, ein Prozess, der dazu führen kann, dass der tote Stern die Chandrasekhar-Grenze überschreitet und häufig eine Supernova vom Typ Ia auslöst.
ZTF J1901+1458 scheint ein Sonderfall zu sein.
Der Analyse des Teams zufolge ist der Weiße Zwerg das Produkt einer Fusion zweier kleinerer Weißer Zwerge; Zusammen waren sie nicht massereich genug, um die Chandrasekhar-Grenze zu erreichen und eine Supernova vom Typ Ia zu erzeugen.
Er ist nur etwa 100 Millionen Jahre alt und verfügt über ein wahnsinniges Magnetfeld für einen Weißen Zwerg, etwa eine Milliarde Mal stärker als die Sonne. Es gibt auch eine extreme Rotation, die sich alle sieben Minuten einmal dreht. Das ist nicht die schnellste Rotation eines Weißen Zwergs aller Zeiten, aber sie ist da oben. Diese Merkmale lassen auf eine Fusion in der Vergangenheit schließen.
Was von diesem Punkt an passiert, könnte absolut faszinierend sein.
„Das ist höchst spekulativ, aber es ist möglich, dass der Weiße Zwerg massiv genug ist, um weiter in einen zu kollabieren.“ Neutronenstern ,' Caiazzo erklärte .
„Es ist so massiv und dicht, dass in seinem Kern Elektronen von Protonen in Kernen eingefangen werden, um Neutronen zu bilden.“ Da der Druck der Elektronen der Schwerkraft entgegenwirkt und den Stern intakt hält, kollabiert der Kern, wenn eine ausreichend große Anzahl an Elektronen entfernt wird.“
Neutronensterne – sogar dichter als Weiße Zwerge und unterstützt durch den Neutronenentartungsdruck – entstehen, wenn ein Stern mit der 8- bis 30-fachen Sonnenmasse das Ende seiner Lebensdauer erreicht. Sobald es kablooey wird und sein äußeres Material wegbläst, kollabiert der Sternkern zu einem Neutronenstern.
Wenn die Analyse des Teams korrekt ist, schlägt ZTF J1901+1458 einen anderen Entstehungsweg für die masseärmeren Beispiele dieser extremen Objekte vor.
Dies wiederum könnte bedeuten, dass ZTF J1901+1458 und andere Sterne wie dieser uns viel über die Arten von Doppelsternsystemen aus Weißen Zwergen verraten können, die sich in Neutronensterne verwandeln. Das Team hofft, sie zu finden.
„Es gibt so viele Fragen, die beantwortet werden müssen, zum Beispiel: Wie hoch ist die Verschmelzungsrate von Weißen Zwergen in der Galaxie? Reicht das aus, um die Anzahl der Typ-Ia-Supernovae zu erklären?“ Wie wird bei diesen starken Ereignissen ein Magnetfeld erzeugt und warum gibt es bei Weißen Zwergen so unterschiedliche Magnetfeldstärken? sagte Caiazzo .
„Die Suche nach einer großen Population von Weißen Zwergen, die aus Fusionen hervorgegangen sind, wird uns helfen, all diese und weitere Fragen zu beantworten.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .