Czy znając masę gwiazdy możemy przewidzieć, czy zakończy ona swoje życie jako supernowa, czy jako biały karzeł, który w końcu przekształci się w chłodnego czarnego karła? Zespół astronomów próbuje odpowiedzieć na to pytanie, obserwując białe karły w celu znalezienia dokładnej linii podziału między jednym a drugim rodzajem śmierci gwiazd.
…Ale która droga prowadzi do białego karła?
Kiedy w gwieździe kończy się paliwo, może ona albo wyrzucać swoje wewnętrzne warstwy w eksplozji tak gwałtownej, że wydziela ona więcej energii niż Słońce w ciągu 10 miliardów lat swojego życia, albo po prostu rozszerzyć się i osiąść jako stabilna gwiazda zwana białym karłem o rozmiarach naszego Księżyca. O tym, jaką drogę obierze gwiazda, decyduje jej masa: mniej masywne umierają jako białe karły, bardziej masywna jako supernowe. Chociaż uważa się, że linia podziału przebiega gdzieś w okolicy 8 mas Słońca, liczba ta nie zawsze zgadza się z tym, co obserwujemy.
One ewoluują
Gdyby wszystkie gwiazdy o masie większej niż 8 mas Słońca kończyły swoje życie w postaci supernowej, obserwowalibyśmy znacznie więcej takich wybuchów (w szczególności supernowych typu II) niż ma to miejsce w rzeczywistości. Ta niewielka liczba supernowych typu II może wskazywać, że maksymalna masa gwiazdy, która może skończyć swoje życie jako biały karzeł, jest w rzeczywistości bliższa dwunastu masom Słońca niż ośmiu. Wyznaczenie tej granicy masy gwiazd, które mogą stać się białymi karłami, może pomóc w określeniu tempa formowania się zwartych obiektów oraz zawartości materii w galaktykach. Im bardziej masywna jest gwiazda, tym bardziej masywna jest jej pozostałość w postaci białego karła. Dlatego też, poszukując masywnych białych karłów, można skutecznie polować na masywne gwiazdy macierzyste, które nie były wystarczająco ciężkie, aby zakończyć swoje życie jako supernowe. Zespół kierowany przez Harveya Richera z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej przyjrzał się młodym gromadom otwartym poza naszą Galaktyką w celu zidentyfikowania masywnych białych karłów.
Poprzednie poszukiwania masywnych białych karłów w młodych gromadach otwartych Drogi Mlecznej pozwoliły na znalezienie jedynie białych karłów o masie do 1,1 masy Słońca, które pochodzą od gwiazd nie większych niż 6,2 masy Słońca. Aby sprawdzić, czy nawet bardziej masywne gwiazdy mogą stać się białymi karłami, Richer i współautorzy pracy przeszukali młode gromady w Wielkim Obłoku Magellana. Zespół przyjrzał się czterem gromadom LMC, w których gwiazdy o masach od 5,7 do 10,2 masy Słońca były tuż przed wejściem w asymptotyczną fazę olbrzymów (późny etap ewolucji gwiazdy o masie pośredniej, w którym gwiazda wyczerpała swoje główne źródło paliwa), co oznacza, że białe karły w tych gromadach musiały pochodzić od gwiazd bardziej masywnych. Wybrali te konkretne gromady również ze względu na ich odległość; Obłoki Magellana są na tyle blisko, że pojawiłyby się nowe gromady do przeszukania, ale nie na tyle daleko, by paralaksy Gai były zawodne i by doszło do pomyłki na polu białych karłów.
Wszechświat jest piękny, ciemny i głęboki, ale potrzebujemy więcej danych, aby rozwiać tę tajemnicę
Zespół znalazł pięć potencjalnych kandydatów w najstarszej z gromad, analizując wiek i populację gromad. Gwiazdy te są pierwszymi pojedynczymi pozagalaktycznymi białymi karłami, jakie kiedykolwiek odkryto. Badanie to pokazało, że możliwe jest wykrycie białych karłów w pobliskich galaktykach przy użyciu Hubble’a z umiarkowanym czasem ekspozycji. Jednak, aby zbadać je spektroskopowo i wyznaczyć ich masy i wiek, zespół potrzebuje większej rozdzielczości, która będzie możliwa dzięki przyszłym ponad 30-metrowym teleskopom. Potwierdzenie istnienia tych ciężkich białych karłów może wreszcie doprowadzić nas do punktu, w którym drogi ewolucji gwiazd się rozeszły.
Więcej informacji:
- Two Stellar Evolution Roads Diverged at a Certain Mass…
- When Do Stars Go Boom?
Źródło: AAS
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Obraz z HST gromady otwartej NGC 6397, w której znajdują się liczne białe karły. Źródło: NASA, ESA, and H. Richer (University of British Columbia).
