Ein Weißer Zwerg verliert an Masse an einen Begleiter. (M.Weiss/Center for Astrophysics/Harvard & Smithsonian) Astronomen haben endlich die zufriedenstellende Lösung eines verwirrenden kosmischen Problems gefunden: das scheinbare Geheimnis von Sternen, die im Grunde zu klein sind, um zu existieren.
Nun wurde jedoch beobachtet, dass Weiße Zwerge, die als zu klein gelten, um in der gegenwärtigen Lebenszeit des Universums zu existieren, von binären Begleitern abgesaugt werden – ein Mechanismus, der schon lange vermutet wurde und der ihre Größe erklären könnte, der jedoch bisher noch nie bewiesen wurde wild.
Diese „Missing Link“-Binärdateien werden als entwickelte katastrophale Variablen bezeichnet, und ihre Entdeckung hilft uns, eine der Phasen auf dem Entwicklungspfad toter Sterne zu verstehen.
„Wir haben den ersten physikalischen Beweis einer neuen Population von Übergangs-Doppelsternen beobachtet“, sagt der Astronom Kareem El-Badry des Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.
'Das ist spannend; Es handelt sich um ein fehlendes evolutionäres Glied in den Modellen zur Entstehung von Doppelsternen, nach dem wir gesucht haben.“
Weiße Zwerge sind das, was aus einem Stern mit weniger als etwa der achtfachen Sonnenmasse entsteht, wenn ihm der Treibstoff für diesen Prozess ausgeht Kernfusion .
Der sterbende Stern stößt den größten Teil seiner Masse aus und der Kern kollabiert zu einem extrem dichten Objekt – bis zu etwa der 1,4-fachen Masse der Sonne, verpackt in einer Kugel von etwa der Größe der Erde (obwohl). sie können variieren ).
In seltenen Fällen können sie jedoch eine so geringe Masse haben, dass sie nach unseren Modellen der Sternentwicklung nicht existieren sollten. Diese extrem massearmen Weißen Zwerge (ELMs) haben nur etwa ein Drittel der Masse der Sonne. Ein solcher Massenverlust dürfte weitaus länger dauern als die derzeitige Lebensdauer des Universums, die nur etwa 13,8 Milliarden Jahre beträgt.
Aber das ist nur möglich, wenn der Stern isoliert existiert. Wenn etwas anderes – etwa ein binärer Begleiter – dem Weißen Zwerg Masse entziehen würde, würde das den Prozess erheblich beschleunigen und die Anwesenheit von ELMs im Universum treffend erklären. Das einzige Problem, das bisher bestand, ist, dass der Prozess nie beobachtet wurde.
Der Theorie zufolge sollte der Prozess nach einer Phase stattfinden, die als Phase der katastrophalen Variablen bezeichnet wird. Dies ist der Fall, wenn sich ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem mit einem anderen Stern befindet und so nahe beieinander liegt, dass der Weiße Zwerg Material von seinem Begleiter ansammelt.
In regelmäßigen Abständen bricht der Weiße Zwerg aus, wenn das angesammelte Material in seiner Atmosphäre eine außer Kontrolle geratene Wasserstofffusion auslöst. Diese Kataklysmen verursachen Helligkeitsschwankungen, daher der Name.
Manchmal sammelt ein Weißer Zwerg so viel Material an, dass er instabil wird und in einer Supernova vom Typ Ia explodiert – aber es gibt auch eine andere Möglichkeit. Das Gleichgewicht kann kippen, sodass stattdessen der andere Stern beginnt, dem Weißen Zwerg Masse zu stehlen.
El-Badry und seine Kollegen nutzten Daten aus astronomischen Untersuchungen des Gaia-Weltraumobservatoriums und der Zwicky-Transientenanlage und wählten 50 Sterne aus, die sich in diesem Zwischenstadium befinden könnten. Anschließend nutzten sie das Shane-Teleskop am Lick-Observatorium, um detaillierte Beobachtungen von 21 dieser Doppelsterne zu erhalten.
Sie haben Gold geholt.
„100 Prozent der Kandidaten waren die Vor-ELMs, nach denen wir gesucht hatten.“ Sie waren stärker aufgedunsen und aufgebläht als ELMs. „Sie waren auch eiförmig, weil die Anziehungskraft des anderen Sterns ihre Kugelform verzerrte“, sagt El-Badry .
„Wir haben die evolutionäre Verbindung zwischen zwei Klassen von Doppelsternen – Kataklysmischen Variablen und ELM-Weißen Zwergen – gefunden und eine ansehnliche Anzahl davon gefunden.“
Die meisten Doppelsterne bestanden aus einem Weißen Zwerg mit etwa der 0,15-fachen Sonnenmasse und Begleitern mit etwa der 0,8-fachen Sonnenmasse.
Alle Weißen Zwerge zeigten Anzeichen von Massenverlust gegenüber ihren Begleitsternen; Bei 13 der Sterne war der Prozess noch im Gange, während die restlichen acht nicht mehr an Masse verloren, sondern aufgedunsen waren, als ob der Massenverlust erst kürzlich stattgefunden hätte. Alle 21 Sterne waren heißer und heller als normalerweise in einem katastrophalen veränderlichen Weißen Zwerg zu sehen.
Um die Population der entwickelten katastrophalen Variablen vollständig zu verstehen, sind weitere Arbeiten erforderlich, einschließlich detaillierterer Beobachtungen der 21 Binärdateien. Das Team hofft auch, die anderen 29 Binärdateien der ersten 50 Kandidaten noch einmal genauer unter die Lupe zu nehmen.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden im veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society .