En konstnärsbild av en vit dvärg som passerar framför en röd dvärgstjärna. När den vita dvärgen passerar framför sin större följeslagare böjer den och förstorar ljuset från bakgrundstjärnan.
(Bild: © NASA / JPL-Caltech)
Forskare har sett en oerhört konstig, "omöjlig" vit dvärgstjärna i en upptäckt som antyder att dessa föremål är ännu vanligare än misstänkt - eller att något ännu främling händer.
Vita dvärgar är stjärnkärnor kvar av stjärnor som vår sol. När dessa stjärnor är slut på bränsle, kastar de sina yttre lager och lämnar efter sig en kärna som svalnar över miljarder år. Massan hos den vita dvärgen är baserad på den ursprungliga stjärnans, som i sin tur återspeglar dess ålder.
Dessa relationer innebär att forskare kan använda massan på en vit dvärg för att beräkna dess ålder. Och under det senaste decenniet har astronomer upptäckt cirka 100 vita dvärgar med massor så låga att de verkar vara äldre än 14,8 miljarder år gamla universum.
Hittills har astronomer tagit upp detta förbund genom att notera att nästan alla dessa föremål uppstår med en följeslagare stjärna som kan sippra bort en del av den vita dvärgens massa, vilket får den att se äldre ut än den faktiskt är. Men en mycket liten handfull av dessa extremt lågmassa vita dvärgar har inga följeslagare att skylla på för sin massförändring, vilket väcker frågan om hur dessa föremål kan existera.
I ny forskning beskriver forskare att hitta en extremt lågmassa vit dvärg som har en följeslagare, men den stjärnan är tillräckligt långt för att den inte ska kunna stjäla den vita dvärgmassan. Eftersom oddsen för att upptäcka ett sådant par med de instrument som forskarna använde är så låga, kan upptäckten innebära att "omöjliga" vita dvärgar är mycket vanligare än tidigare trott.
"Detta konstaterande tyder på att det saknas något i vår nuvarande förståelse av bildning av liten dvärg med låg massa och / eller binära interaktioner," sa Kento Masuda, huvudförfattare i ett nytt papper som beskriver forskningen och en astronom vid Princeton University, berättade för Space.com av e-post.
Ett vitt dvärgpussel
Masuda och hans kollegor använde data som samlats in av NASAs berömda planetjaktinstrument, Kepler rymdteleskop. Forskare har hittat tusentals planeter och exoplanetskandidater i de uppgifter som Kepler samlade under sitt nioåriga primära och utökade uppdrag. Instrumentet upptäcker planeter som rytmiska dopp i en stjärns ljusstyrka. Dimmningen orsakas av att planeten glider mellan stjärnan och Kepler, kallad en transitering.
Men rymdteleskopet har också producerat en mängd astronomiska upptäckter. Förra året märkte Masuda och hans kollegor att G-stjärnan KIC 8145411 lysande regelbundet, en ovanlig vändning av transportsituationer. Om ett par kretsande stjärnor står i linje med jorden kommer deras ljus att förändras när en stjärna passerar framför den andra. Vanligtvis dimmas ljuset, eftersom det totala ljuset från systemet reduceras medan en stjärna försvinner på baksidan.
Men om en av stjärnorna är tillräckligt kompakta, som en vit dvärg, kan den böja ljuset från sin följeslagare när den passerar framför, fungerar som en lins för att förstora ytan på den mindre täta stjärnan. Detta fenomen, kallat självmikrolysering när det inträffar i en binär, skulle leda till pulser av ljusstyrka.
Självlinsningssystem har förutsagits under en tid, men forskare kunde inte upptäcka ett sådant par förrän Kepler kunde studera tusentals stjärnsystem samtidigt över tid. Det första sådana systemet upptäcktes 2014; sedan dess har ytterligare fyra hittats, inklusive KIC 8145411.
Men den verkliga överraskningen kom när Masuda och hans kollegor vände Subaru-teleskopet på Hawaii och 1,5-meters teleskopet vid Fred Lawrence Whipple Observatory i Arizona på det nyfundna systemet.
Deras uppföljningsobservationer avslöjade att den vita dvärgen var ungefär en femtedel av vår solmassa, väl inom klassen av extremt lågmassa vita dvärgar. Men till forskarnas överraskning kretsade kamratsstjärnan för långt från den vita dvärgen för att ha kunnat fånga sin massa. Något annat måste vara ansvarigt för en så låg uppenbar ålder för den vita dvärgen, avslutade forskarna.
Den stora vridningen
Det är möjligt, tilllade de, att den vita dvärgen trots allt inte är en vit dvärg. Forskarna kunde bara bestämma objektets massa och att den är relativt liten; laget har ingen fast uppskattning av storleken. Den osäkerheten innebär att objektet som linser stjärnan faktiskt kan vara en tätare svart hål eller neutronstjärna som packar samma massa till mindre utrymme. Det finns dock två argument mot ett mer exotiskt ursprung för det lilla objektet.
För det första är vita dvärgar mycket vanligare än antingen svarta hål eller neutronstjärnor, vilket statistiskt sett är mer benägna att vara den mystiska följeslagaren. Kanske mer oroande, astrofysiker har ingen bra förklaring för hur en sådan lågmassa-neutronstjärna eller svart hål kan bildas, sa Masuda, och de har heller inte sett några små exempel, till skillnad från extremt lågmassa vita dvärgar.
"Jag medger att detta argument kanske inte är helt övertygande med tanke på att vi inte har någon bra förklaring för hur denna vita dvärg ändå bildades," sade han.
Om KIC 8145411 kretsar med en vit dvärg, kan det få astronomer att titta igenom vad vi tror att vi vet om hur vita dvärgar bildas och hur de interagera med kamrater.
"Enstjärnig evolution kan inte förklara en sådan [extremt lågmassa] vit dvärg, så det har antagits att interaktioner med en nära binär spelar en viktig roll," sa Masuda. "Men återigen misslyckas detta binära interaktionsscenario för att förklara den observerade omloppsbana i KIC 8145411-systemet, eftersom banan inte är så nära som krävs för att detta scenario ska fungera. Så vissa delar av denna berättelse måste ändras - även om vi inte jag vet ännu inte. "
Masuda sa att han och hans kollegor planerar att fortsätta jakten på små vita dvärgar i liknande binärer för att lära sig mer om deras egenskaper.
"Jag hoppas att de kommer att hjälpa oss att lösa pusslet som presenteras av KIC 8145411-systemet och leda till [en] mer fullständig förståelse av vita dvärgar i binärer", sa Masuda.
Forskningen beskrivs i ett papper publicerade 5 augusti i The Astrophysical Journal Letters.
- Einsteins teori hjälper ID första exoplaneter utanför mjölkvägen
- Gravitationsmikrolensering - Hur planeter hittas med denna teknik [VIDEO]
- Solen kommer att vända sig till en jätte kristallkula efter att den dör
