|
Голодные и прожорливые белые карлики
|
|
|
|
Мертвые звезды, известные как белые карлики, имеют массу, подобную солнечной, но при этом похожи по размеру на Землю. Они распространены в нашей галактике, поскольку 97% звезд со временем станут белыми карликами. Когда жизнь звезд подходит к концу, их ядра сжимаются в плотный шар белого карлика, из-за чего наша галактика становится похожей на бесплотное кладбище. Несмотря на их распространенность, химический состав этих звездных останков в течение многих лет был загадкой для астрономов. Присутствие тяжелых металлов, таких как кремний, магний и кальций, на поверхности многих из этих компактных объектов является удивительным открытием, которое противоречит нашим ожиданиям о поведении звезд. "Мы знаем, что если эти тяжелые металлы присутствуют на поверхности белого карлика, то белый карлик достаточно плотен, и эти тяжелые металлы должны очень быстро опускаться к ядру", - объясняет аспирант JILA Тацуя Акиба. "Итак, вы не должны видеть никаких металлов на поверхности белого карлика, если только белый карлик не активно что-то ест".
|
|
|
|
Хотя белые карлики могут поглощать различные близлежащие объекты, такие как кометы или астероиды (известные как планетезимали), тонкости этого процесса еще предстоит полностью изучить. Однако такое поведение может стать ключом к разгадке тайны металлического состава белого карлика, что потенциально приведет к захватывающим открытиям о динамике белого карлика. В новой статье, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, Акиба вместе с научным сотрудником JILA и профессором астрофизики и планетологии Университета Колорадо в Боулдере Энн-Мари Мэдиган и студенткой Селой Макинтайр считают, что они нашли причину, по которой эти звездные зомби поедают близлежащие планетезимали. Используя компьютерное моделирование, исследователи смоделировали, что белый карлик получил "натальный толчок" во время своего формирования (который наблюдался), вызванный асимметричной потерей массы, что изменило его движение и динамику любого окружающего материала.
|
|
|
В 80% своих тестовых запусков исследователи наблюдали, что после удара орбиты комет и астероидов в диапазоне от 30 до 240 а.е. от белого карлика (что соответствует расстоянию между Солнцем и Нептуном и далее) становились вытянутыми и выровненными. Более того, около 40% съеденных впоследствии планетезималей происходят с обратных (ретроградных) орбит. Исследователи также расширили свои расчеты, чтобы изучить динамику белого карлика через 100 миллионов лет. Они обнаружили, что близлежащие планетезимали белого карлика по-прежнему имеют вытянутые орбиты и движутся как единое целое, чего раньше никогда не наблюдалось. "Это то, что, на мой взгляд, является уникальным в нашей теории: мы можем объяснить, почему процессы аккреции происходят так долго", - говорит Мэдиган. "В то время как другие механизмы могут объяснить первоначальное событие аккреции, наше моделирование с помощью kick показывает, почему это все еще происходит сотни миллионов лет спустя".
|
|
|
|
Эти результаты объясняют, почему тяжелые металлы находятся на поверхности белого карлика, поскольку этот белый карлик постоянно поглощает все более мелкие объекты на своем пути. Все дело в гравитации Поскольку исследовательская группа Мэдигана в JILA сосредоточена на гравитационной динамике, изучение силы тяжести, окружающей белые карлики, казалось естественным предметом изучения. "Моделирование помогает нам понять динамику различных астрофизических объектов", - говорит Акиба. "Итак, в этом симуляторе мы запускаем группу астероидов и комет вокруг белого карлика, который значительно больше, и наблюдаем, как развивается симуляция и какие из этих астероидов и комет потребляет белый карлик". Исследователи надеются расширить масштабы своего моделирования в будущих проектах, изучая, как белые карлики взаимодействуют с более крупными планетами.
|
|
|
|
Как уточняет Акиба, "Другие исследования показали, что астероиды и кометы, небольшие тела, могут быть не единственным источником загрязнения поверхности белого карлика металлами. Таким образом, белые карлики могут питаться чем-то большим, например планетой". Эти новые данные позволяют узнать больше о формировании белых карликов, что важно для понимания того, как изменяются солнечные системы на протяжении миллионов лет. Они также помогают пролить свет на происхождение и будущую эволюцию нашей солнечной системы, раскрывая больше о ее химическом составе. "Подавляющее большинство планет во Вселенной в конечном итоге будут вращаться вокруг белого карлика", - говорит Мэдиган. "Возможно, что 50% этих систем будут поглощены своими звездами, включая нашу собственную солнечную систему. Теперь у нас есть механизм, объясняющий, почему это произошло". "Планетезимали могут дать нам представление о других солнечных системах и составе планет за пределами нашего солнечного региона", - добавляет Макинтайр. "Белые карлики - это не просто линза, позволяющая заглянуть в прошлое. Они также являются своего рода линзой, позволяющей заглянуть в будущее".
|
|
|
|
Примечание к исправлению (5.05.2024): В оригинале предложение "Они распространены в нашей галактике, поскольку 97% звезд являются белыми карликами" неверно. Точное утверждение должно звучать так: "Они распространены в нашей галактике, поскольку 97% звезд со временем станут белыми карликами".
|
|
|
|
Источник
|
