Белый карлик окружен обломками планеты и объекта из пояса Койпера

Белые карлики – это одно из тех конечных состояний, в которых оказываются некоторые звезды после окончания срока их термоядерного синтеза. Но что происходит с планетами вокруг звезды, когда она превращается в белого карлика? Астрономы не могут видеть будущее, но могут наблюдать за существующими белыми карликами и исследовать судьбы их планет. Именно этим занялась группа ученых из Германии и США в своей статье Unusual Abundances from Planetary System Material Polluting the White Dwarf G238-44. Статья была принята к публикации в Astrophysical Journal. G238-44 находится примерно в 86 световых годах от нас и имеет атмосферу с преобладанием водорода, загрязненную другими элементами, включая углерод, неон, кислород, серу и железо. Данные, собранные за 24 года обсерваторией Кека, показывают стабильную и непрерывную аккрецию этих материалов из околозвездного резервуара на белый карлик. Исследователи также говорят, что они обнаружили аномально высокое содержание металлического железа. Могло ли железо и другие элементы происходить из одного родительского тела? Или для объяснения наличия всех этих материалов необходимы два тела? «Мы можем определить, что исходный материал богат азотом и, вероятно, содержит значительное количество металлического железа», - пишут авторы. – «Эта смесь не похожа ни на одно известное тело Солнечной системы».

Если оно произошло от двух отдельных тел, пишут ученые, то одно из них состоит из материала, подобного ртути и богатого железом, а другое может быть ледяным объектом пояса Койпера. Эти объекты имеют различный состав, и вместе предоставляют «химические доказательства наличия как скалистых, так и ледяных тел в экзопланетной системе».

Сочетание элементов и то, как они появляются в Солнечной системе, является ключом к этой работе. Кислород универсален и встречается повсюду в Солнечной системе, а также является компонентом всех объектов. Но углерод, азот и железо – это гораздо более специализированные вещества. Объекты, которые формируются вблизи родительской звезды, имеют большее содержание Fe, в то время как N образуется в значительных количествах только за пределами линии замерзания Солнечной системы. «Мы не ожидаем, что объекты с высоким содержанием Fe также будут иметь высокое содержание N. G238-44 нарушает эту тенденцию», – говорят авторы. – «Предлагаемая модель с двумя телами способна воспроизвести эту необычную характеристику».

«Мы предполагаем, что G238-44 одновременно аккрецирует богатый металлами экзопланетезималь и богатый летучими веществами экзопланетный объект пояса Койпера. Если наша интерпретация верна, это было бы первым свидетельством одновременной аккреции двух различных родительских тел в белом карлике», – пишут авторы. Они говорят, что белый карлик аккрецирует материал из тела, богатого металлами, и тела, богатого летучими веществами в соотношении 1,7:1.

Обнаружен аномальный звездный объект

Астрономы обнаружили аномальный белый карлик, который пережил взрыв сверхновой и мчится по Млечному Пути. Найденная звезда SDSS J1240+6710 характеризуется необычным составом атмосферы, который указывает на то, что небесное тело находилось в составе двойной системы. Объект не содержит ни водорода, ни гелия и состоит из кислорода, неона, магния и кремния. Ученые также идентифицировали углерод, натрий и алюминий, образующиеся в ходе первых термоядерных реакций сверхновой. Однако отсутствие железа позволило ученым предположить, что SDSS J1240+6710 лишь частично прошла этап сверхновой типа Ia. Белый карлик перемещается со скоростью 900 тысяч километров в час, а также обладает достаточно небольшой массой для объектов своего класса — всего 40 процентами массы Солнца. Звезда должна была резко сбросить значительную часть своего вещества, при этом ее компаньон умчался в противоположном направлении. Сверхновые типа Ia представляют собой термоядерный взрыв белого карлика. В двойных системах белые карлики способны перетягивать на себя вещество от звезды-компаньона, однако при достижении определенной массы они начинают коллапсировать в нейтронную звезду, что приводит к взрыву.

Раскрыта тайна появления сверхгорячего газа в окрестностях белого карлика

Международная команда астрономов разрешила научную проблему, стоящую перед исследователями в течение многих десятилетий, которая оказалась связана с экстремально раскаленной магнитосферой вокруг белого карлика, остатков звезды, подобной Солнцу. Белые карлики представляют собой заключительный этап жизненного цикла звезды, подобной Солнцу. В конце жизни эти звезды сбрасывают внешние части своей газовой атмосферы, и в результате на месте звезды остается лишь раскаленное, компактное и плотное ядро, которое затем остывает на протяжении миллиардов лет. Температура у поверхности таких объектов обычно составляет примерно 100000 градусов Цельсия (для сравнения, температура у поверхности Солнца составляет всего лишь 5500 градусов Цельсия). Однако некоторые белые карлики бросали вызов представлениям ученых, поскольку демонстрировали признаки присутствия в высочайшей степени ионизованных металлов (элементов тяжелее гелия). Высокая степень ионизации означает, что все электроны, кроме одного, были удалены из атома. Обычно это происходит при температурах порядка 1 миллиона Кельвинов, в то время как температура на поверхности белого карлика, как правило, бывает примерно в 10 раз меньше.

В новой работе команда под руководством Николь Рейндл (Nicole Reindl) из Университета Лестера, Соединенное Королевство, смогла разгадать эту загадку, открыв и проведя спектроскопические наблюдения белого карлика, получившего название GALEXJ014636.8+323615, который расположен в направлении созвездия Треугольник на расстоянии 1200 световых лет от Земли, при помощи 3,5-метрового телескопа Calar Alto, расположенного на территории Испании. Команда обнаружила в составе вещества этого белого карлика металлы в высокой степени ионизации, причем наблюдаемая концентрация этих ионизованных металлов оказалась связана с периодом вращения белого карлика, составляющим 6 часов.

Для объяснения наблюдаемого явления команда Рейндл предположила, что магнитное поле вокруг белого карлика - его магнитосфера - способно захватывать материал, вытекающий из поверхности звезды. Ударные волны в магнитосфере значительно разогревают материал, в результате чего почти все электроны покидают атомы металлов.

"Ось магнитного поля белого карлика наклонена относительно оси его вращения. Это означает, что количество нагретого ударными волнами материала, которое мы видим при наблюдениях с Земли, изменяется по мере вращения звезды", - объяснила доктор Рейндл.

Воскрешение звезд в космосе: ученые раскрыли секрет

Астрономы из США узнали, как можно возродить к жизни умирающие звезды - белые карлики, которые лишены собственного источника термоядерной энергии. В этом процессе поможет близость одного из типов черной дыры, написало издание New Atlas. Когда умирают крупные звезды, они превращаются в сверхновые и сжимаются до черных дыр. Менее массивные звезды в свою очередь отбрасывают внешнюю оболочку и становятся белыми карликами — слишком маленькими и холодными, чтобы запустить термоядерную реакцию. Как считают ученые, они могут тускло светить еще триллионы лет, пока не погаснут окончательно и не превратятся в гипотетический черный карлик. Но этот процесс, считают астрономы, можно обратить вспять. Они провели симуляции на суперкомпьютере Ливерморской национальной лаборатории и предположили, что в белых карликах может быть запущена новая реакция нуклеосинтеза. Звезда должна оказаться поблизости от черной дыры средней массы. Приливообразующие силы черной дыры создадут давление, чтобы заново запустить синтез звездного вещества в кальций и железо.

Если звезда приблизится слишком близко к черной дыре, то не переживет такую встречу. Оптимальная дистанция — в пределах двух-трех радиусов черной дыры.

Гипотетически "воскрешение" звезды можно будет заметить — оно создаст значительные электромагнитные и гравитационные волны.

Таким образом можно будет доказать не только возможность возрождения белых карликов, но и существование черных дыр средней массы. До сих пор эту категорию приборы не фиксировали.

Вокруг звезды нашли цепочку неизвестных объектов

Международная группа астрономов изучила необычный белый карлик WD 1145+017, который изменяет свою яркость. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org. Исследователи выяснили, что вокруг звезды вращаются несколько объектов, которые могут быть фрагментами кометы или разнородными скалистыми обломками в составе пылевых облаков, однако точная природа пока остается неизвестной. WD 1145+017 удален от Земли на 570 световых лет. Это первый белый карлик, который можно наблюдать с помощью транзитного объекта планетарной массы, вращающегося вокруг него. Он в 50 раз меньше Солнца, а масса достигает 0,63 солнечной массы. Еще в 2015 году ученые обнаружили, что яркость объекта периодически падает из-за прохождения на его фоне скалистых тел каждые 4,5 часа. Последующие наблюдения показали, что эти тела, скорее всего, являются расколотыми астероидами. В новой работе исследователи провели спектрофотометрические и широкополосные фотометрические наблюдения белого карлика с помощью двух телескопов — Gran Telescopio Canarias и Liverpool Telescope. Оказалось, что обломки выстроены в цепочку, а из них выходят хвосты наподобие кометных. Ученые считают, что гравитационные силы карлика разорвали крупную комету, схожую с кометой Шумейкеров-Леви 9, которая распалась на обломки и врезалась в Юпитер.

Также возможно, что объекты представляют собой скопление мусора неоднородной плотности. Как пишут ученые, самый длинный транзит (прохождение) и самое сильное затемнение соответствуют нескольким перекрывающим друг друга облакам пыли.

Вокруг звезды нашли цепочку неизвестных объектов

Международная группа астрономов изучила необычный белый карлик WD 1145+017, который изменяет свою яркость. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org. Исследователи выяснили, что вокруг звезды вращаются несколько объектов, которые могут быть фрагментами кометы или разнородными скалистыми обломками в составе пылевых облаков, однако точная природа пока остается неизвестной. WD 1145+017 удален от Земли на 570 световых лет. Он в 50 раз меньше Солнца, а масса достигает 0,63 солнечной массы. Еще в 2015 году ученые обнаружили, что яркость объекта периодически падает из-за прохождения на его фоне скалистых тел каждые 4,5 часа. Последующие наблюдения показали, что эти тела, скорее всего, являются расколотыми астероидами. В новой работе исследователи провели спектрофотометрические и широкополосные фотометрические наблюдения белого карлика с помощью двух телескопов — Gran Telescopio Canarias и Liverpool Telescope. Оказалось, что обломки выстроены в цепочку, а из них выходят хвосты наподобие кометных. Ученые считают, что гравитационные силы карлика разорвали крупную комету, схожую с кометой Шумейкеров-Леви 9, которая распалась на обломки и врезалась в Юпитер. 

Также возможно, что объекты представляют собой скопление мусора неоднородной плотности. Как пишут ученые, самый длинный транзит (прохождение) и самое сильное затемнение соответствуют нескольким перекрывающим друг друга облакам пыли.

Быстрые выбросы газа впервые зарегистрированы для белого карлика

Невероятно быстрые выбросы газа со стороны двойной звезды, включающей белого карлика, были впервые обнаружены учеными из Оксфордского университета, Великобритания, во главе с доктором Куналом Мули (Kunal Mooley). Эти первые наблюдения такого рода явления свидетельствуют о том, что наше понимание поведения звезд и возможностей протекания в их системах тех или иных процессов является неполным. Карликовые новые (объекты типа SS Лебедя, включающие солнцеподобную звезду, обращающуюся вокруг белого карлика) хорошо известны своими повторяющимися, слабыми вспышками (называемыми извержениями), связанными с перетеканием газа от звезды-компаньона к белому карлику, однако никогда прежде для них не наблюдались серии настолько стремительных вспышек.

Изначально наблюдения активности карликовой новой, проведенные в феврале 2016 г., рассматривались как атипичное извержение, однако последующие телескопические наблюдения выявили интригующую картину стремительных вспышек. Наиболее необычное и загадочное поведение этой системы наблюдалось в радиодиапазоне, где к концу извержения ученые наблюдали гигантскую вспышку. Продолжавшаяся в течение менее чем 15 минут, она обладала энергией, эквивалентной энергии примерно одного миллиона самых мощных солнечных вспышек. Уровень мощности радиоизлучения, идущего от этой вспышки, является беспрецедентным для карликовых новых и сравним с уровнем мощности излучения джетов черных дыр.

«Теперь с нами должны поработать теоретики, чтобы найти ответ на вопрос, откуда появились в системе карликовой новой эти необычные быстрые вспышки. Чтобы глубже понять процессы аккреции и выталкивания газа для таких систем, следует провести аналогичные исследования для других астрофизических систем», сказал доктор Мули.

Удивительная звезда - белый карлик с гелиевой атмосферой

Ученые-астрономы, наблюдающие за глубинами Вселенной, обнаружили весьма необычную звезду, белого карлика с гелиевой атмосферой. Самым необычным является то, что эта звезда, PG 0112+104, пульсирует 11 независимыми способами, что является своего рода рекордом в этой области. А дальнейшее изучение этой звезды может дать ученым в руки массу новой информации о динамике вращения и о других процессах, происходящих в недрах этого чрезвычайно тяжелого и плотного остатка звезды, завершившей свой жизненный цикл взрывом сверхновой.

Звезда PG 0112+104, имеющая массу в половину массы Солнца и температуру поверхности в 30 тысяч градусов по шкале Кельвина, была первоначально отнесена к классу DB, белых карликов с гелиевой атмосферой. Но после того, как группа астрономов из университета Северной Каролины обнаружила, что яркость этой звезды изменяется вследствие ее нерадиальных пульсаций, звезда была переквалифицирована в класс пульсирующих белых карликов DBV. Изучение пульсаций звезды PG 0112+104 производилось при помощи небезызвестного космического телескопа Kepler, который наблюдал за ней в течение почти трех месяцев в середине 2016 года в рамках обзора Campaign 8 расширенной миссии K2. Благодаря такому длительному периоду наблюдений, ученые смогли идентифицировать 11 независимых видов пульсаций этой звезды.

Эти пульсации возникают в результате вращения звезды, зарождения и перемещения в ее недрах на различных глубинах магнитных дипольных областей с количеством полюсов от двух до четырех. Амплитуда колебаний, вызванных некоторыми видами пульсаций, настолько мала, что для их регистрации недостаточно чувствительности большинства существующих астрономических инструментов.

Такие колебания яркости звезды совершенно невозможно уловить при помощи любого наземного телескопа. Помимо количества видов пульсаций, астрономы определили, что колебания яркости звезды PG 0112+104 имеют периодический характер и соответствуют времени обращения верхнего слоя этой звезды, который равен 10.17 часа. “Изучение динамики процесса вращения звезды имеет большое значение для понимания нами процесса формирования, существования и развития звезд в целом, в нем принимают участие такие процессы, как конвекция, диффузия и динамика формирования сложных магнитных полей” – пишут исследователи. “Дальнейшее изучение звезды PG 0112+104 может серьезно продвинуть нас вперед, ведь в ее недрах мы наблюдаем самую сложную из возможных картину взаимодействия всех процессов и явлений”.Перейти на Главную страницу

Ученые: алмазы размером с планету найдены в космосе

Факт наличия планет в орбитах нейтронных светил долгое время оставался загадкой для современной науки. Нейтронные звезды считаются продуктами взрыва сверхновой и, следовательно, такой взрыв должен либо отбросить за пределы звездной системы газы, космическую пыль и те планеты, которые в ней находятся, либо уничтожить их. Тем не менее такие объекты наблюдаются в орбите сверхновой.Американские исследователи выдвинули гипотезу, согласно которой наличие планет в системе сверхновой возможно только в случае присутствия в паре со сверхновой звездой белого карлика. Притяжение сверхновой через определенный временной промежуток разрывает карлик на фрагменты.

  В результате вокруг звезды будет образовано кольцо из вещества, из которого ранее состоял взорвавшийся карлик. В будущем оно преобразуется в пульсарную планету, состоящую из углерода, который под высоким давлением превратится в алмаз. И под тонкой планетарной коркой будет необъятные залежи драгоценного камня. Исследователи утверждают, что все планеты в подобных системах состоят из алмазов.

Такая ситуация может возникнуть только при условии, что рядом с нейтронной звездой находится белый карлик, который в будущем станет жертвой гиганта.

Факт наличия жизни на таких планетах американскими специалистами считается полностью исключенным по причине крайне высокого радиационного фона от пульсара сверхновой.

Темная материя заставляет звезды взрываться

Ученые заявили о том, что скопления темной материи, которые пролетают сквозь ядра белых карликов, могут дестабилизировать их и «взрывать», превращая в термоядерные бомбы. Результаты исследований ученых были опубликованы в журнале Physical Review D.

По мнению исследователей, во Вселенной существуют так называемые примордиальные черные дыры, которые возникают благодаря формированию особенно крупных «клубков» темной материи. Подобные черные дыры могут пролетать сквозь звезды, не разрушая их, а вызывая «звездотрясения».

Теперь же исследователи решили выяснить, что произойдет с белым карликом, если сквозь него пролетят небольшие черные дыры с массой от 100 триллионов до миллиона триллионов тонн. Подобная масса черных дыр сопоставима с весом крупных астероидов и средних по размеру спутников.

Согласно выводам ученых, пролет черной дыры сквозь центр белого карлика приведет к разогреву материи и созданию условий, аналогичных тем, что возникают в крупных звездах при их превращении в сверхновую. Результатом этого станет термоядерный взрыв — материя белого карлика разогреется и при этом сожмется до такой степени, что абсолютно все электроны начнут сливаться с протонами, а ядра гелия и других тяжелых элементов — друг с другом.

Стоит отметить, что с самой черной дырой ничего не произойдет, она просто пролетит сквозь звезду.

Ранее сообщалось о том, что ученые разработали «план побега» информации из черной дыры, который бы не нарушал всех законов классической и квантовой физики, и рассказали о том, как подобный эксперимент можно было бы провести на практике. Для него потребуется астронавт, который будет находиться у «горизонта событий», электрон, который он будет держать в руках, и информация о направлении движения (спине) черной дыры. Измерив спин черной дыры и то, какими свойствами обладают частицы света, порождаемые излучением Хокинга, астронавт «отпускает» электрон за горизонт событий.

Фрагменты астероида дрейфуют вокруг далекого белого карлика

WD 1145+017, белый карлик, расположенный на расстоянии примерно 570 световых лет от Земли, привлек внимание астрономов в прошлом году, когда появились свидетельства того, что каменистый объект, обращающийся вокруг него, распадается на части. Это стало первым открытием тела планетного типа, совершающего транзит перед белым карликом. Теперь команда астрономов во главе с Саулом Раппапортом из Массачусетского технологического института показала в новом исследовании, что этот таинственный объект является астероидом, и что фрагменты этого астероида «дрейфуют» вокруг плотных останков звезды.

Раппапорт и его команда первыми заметили изменения светимости объекта WD 1145+017 при помощи космического телескопа НАСА «Кеплер К2». Их исследование показало, что наблюдаемые спады светимости объекта связаны с наличием тел, совершающих транзит перед белым карликом. Для дальнейших наблюдений окрестностей объекта WD 1145+017 ученые использовали четыре любительских обсерватории, оснащенных телескопами с небольшими (от 28 до 80 сантиметров) апертурами. Эти фотометрические наблюдения проводились в течение 37 ночей в период между 1 ноября 2015 г. и 21 января 2016 г.

В своей работе команда сообщает о 237 зафиксированных в результате наблюдений транзитах, обусловивших появление значительных спадов на кривой светимости объекта WD 1145+017.

«На орбите вокруг этого белого карлика находится крупное тело (астероид), теряющее фрагменты материи, составляющие крохотную часть от его общей массы. Эти фрагменты переходят на более узкие, по сравнению с изначальной, орбиты», – говорится в работе.