Массивная звезда-зомби бешено покидает свое родное скопление

В сюжете, который звучит как сюжет космического ужастика, который идеален, поскольку Хэллоуин уже на горизонте, давно умершая звезда-зомби была поймана, вырывающаяся из ближайшего звездного пучка, получившего название звездного скопления Гиады. Но в отличие от шаркающих зомби, которых можно встретить в фильме Джорджа А. Ромеро, этот массивный космический гуль движется со скоростью 22 000 миль в час (10 километров в секунду) относительно скопления, из которого он сбежал.

Однако вместо того, чтобы напугать астрономов, этот сбежавший белый карлик оказался захватывающей находкой для научного сообщества. Это потому, что этот удивительный объект может помочь раскрыть несколько загадок, окружающих звездное скопление Гиады, которое расположено примерно в 153 световых годах от Земли в созвездии Тельца.

Например, это может помочь ученым определить, насколько большие объекты, подобные этому, можно получить без посторонней помощи. Около 97% звезд Млечного Пути закончат свое существование как белые карлики.

Тем не менее, несмотря на общность этих мертвых звезд, рассеянное звездное скопление Гиады, состоящее из нескольких сотен звезд, которые, как полагают, сформировались примерно в одно и то же время  — 625 миллионов лет назад  — и «из одного и того же облака коллапсирующего газа и пыли», обладает только несколько белых карликов в его ядре. Это заставило астрономов задуматься, что случилось с остальными, хотя у них есть некоторые идеи.

Звезды Гиад связаны слабо, то есть их можно выбросить. Один из способов, которым может произойти выброс, — это взаимодействие с другими звездными скоплениями; другой способ связан с движением массивных облаков газа между этими скоплениями.

Но ключевым моментом здесь является то, что из-за этой вероятности выброса отсутствие белых карликов в звездном скоплении Гиады вполне может быть связано с тем, что некоторые белые карлики были запущены.

Эта теория побудила исследователя из Университета Британской Колумбии Дэвида Миллера и его коллег начать охоту за теми белыми карликами, которые могли быть выброшены из Гиад. Для своего анализа исследователи использовали данные, собранные космическим кораблем «Гайя», который с 2013 года отслеживает более 1 миллиарда звезд Млечного Пути.

И действительно, команда обнаружила трех белых карликов со скоростями, указывающими на то, что они, возможно, были выброшены из Гиад. Две из этих звезд были в 1,1 раза массивнее Солнца, что делало маловероятным их происхождение из Гиад. Но третья ,  обозначенная Gaia EDR3 560883558756079616 , была в 1,3 раза массивнее Солнца, что указывало на то, что она сбежала. «Интересно, что такой массивный белый карлик был идентифицирован как рожденный в скоплении Гиады.

Гиады не являются исключительно богатыми звездами и не расположены в особенно плотной области галактики; по большинству оценок это типичный умеренно населенный и развивающийся кластер», — написала команда в статье об открытии. «Единственным фактором, который выделяет скопление, является его близость к Солнцу.

Это позволяет обнаруживать более старые и холодные белые карлики и отслеживать сбежавшие звезды с большей точностью, что позволяет нам изучать скопление в более подробно, чем любой другой».

Мало того, масса типичных белых карликов примерно в 0,6 раза превышает массу Солнца. Это означает, что этот побег является одним из самых массивных примеров такого рода, наблюдаемых учеными. из других типов звездных трупов, например нейтронных звезд, рисуется.

Эта мертвая звезда не сшитый воедино монстр Франкенштейна

Белые карлики возникают, когда у звезд размером примерно с Солнце заканчивается водород в их ядрах, топливо, необходимое для ядерных реакций в их сердцах. Без топлива реакции не могут продолжаться. Конец этих ядерных реакций также означает конец внешней энергии, которая поддерживает звезду против внутренней силы ее собственной гравитации.

Таким образом, ядра звезд на этом этапе их жизни разрушаются под действием собственной гравитации, в то время как внешние слои  — , где все еще происходит ядерный синтез,  —   «раздуваются», расширяя звезду до тех пор, пока ее диаметр не станет в 10–100 раз больше обычного.

Солнце претерпит эту трансформацию в течение примерно 5 миллиардов лет, и его диаметр в конечном итоге достигнет диаметра всей орбиты Марса. В этот момент наша родительская звезда также поглотит внутренние планеты  —  включая Землю. Распухший материал умирающей звезды продолжает расширяться и охлаждаться с течением времени, в конечном итоге образуя планетарную туманность.

Тем временем ядро постепенно тлеет, превращаясь в звездный остаток белого карлика, состоящий из материи, которая не может коллапсировать дальше. Эта материя сохраняется благодаря правилу квантовой физики, называемому вырождением электронов, которое не позволяет сущности слишком плотно набивать свой материал.

Однако это давление электронного вырождения можно преодолеть, если масса звезды превышает массу Солнца примерно в 1,4 раза  —  так называемый предел Чандрасекара  —  причём звёзды выходят за этот предел и притягивают вещество настолько близко, что становятся либо нейтронными звёздами, либо чёрными дырами.

Белые карлики обычно приближаются, а иногда и превышают предел Чандрасекара, вытягивая материал из звезды-компаньона и перекачивая его на свою поверхность. Это вызывает термоядерные взрывы на поверхности белого карлика, из-за которых кажется, будто он возвращается к жизни.

Итак, что все это означает, когда эти мертвые звезды обнаруживаются вблизи этого предела массы? Обычно они являются продуктом материала двух звезд, а не одной  — «почти как сшитое вместе чудовище Франкенштейна, состоящее из двух звездных тел».

Но этот сбежавший из Гиад белый карлик, похоже, является продуктом всего лишь одной звезды, что делает его, пожалуй, самым массивным белым карликом с одиночной звездой-прародителем, когда-либо обнаруженным.

«Это обеспечивает критический наблюдательный ориентир для белых карликов, созданных из одиночных звезд-прародителей, демонстрируя, что одиночные звезды могут производить белые карлики с массами, близкими к пределу Чандрасекара», — написала команда, стоящая за этим открытием.

«Сочетание ничем не примечательной природы скопления Гиады и преимуществ его близости позволяет предположить, что рассеянные звездные скопления могут производить сверхмассивные белые карлики, в том числе белые карлики, которые выходят за пределы Чандрасекара, чаще, чем считалось ранее». Исследование команды было принято к публикации в The Astrophysical Journal, а препринт доступен в репозитории arXiv.