Przegląd ELM: 98 podwójnych białych karłów

Badacze z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Cambridge w stanie Massachusetts ukończyli właśnie nowy przegląd nieba Extremely Low Mass (ELM), czyli obszerne badania spektroskopowe białych karłów z przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey (SDSS). W trakcie trwających ponad dekadę prac wykryto 98 białych karłów należących do zwartych układów podwójnych.

Namierzaliśmy kandydatów na białe karły o niewielkich masach i stwierdziliśmy, że wszystkie z nich są bardzo zwartymi, ciasnymi układami podwójnymi, gdzie drugim towarzyszem jest także biały karzeł lub np. gwiazda neutronowa. Ma to sens – mówi dr Warren Brown, astronom z CfA i główny autor badań. Gwiazdy, które badaliśmy, straciły już tyle początkowej masy podczas swej ewolucji, że ostatecznie stały się właśnie małomasywnymi białymi karłami.

Białe karły to pozostałości po dawnych gwiazdach ciągu głównego, czyli ogołocone z zewnętrznych warstw jądra takich gwiazd, pozostałe po wypaleniu się w nich całego paliwa jądrowego. A co ciekawe, gwiazdy skatalogowane właśnie w ramach przeglądu ELM nie przestrzegają tradycyjnych „zasad” tworzenia się białych karłów.

Wszechświat nie jest na tyle stary, aby mogły się w nim same z siebie tworzyć aż tak małe białe karły, a jednak je zaobserwowano. Wynika to z faktu, że mają one gwiazdowych towarzyszy na bliskich, ciasnych orbitach. Nie da się tak po prostu wyprodukować białego karła o bardzo małej masie, chyba że jest on częścią zwartego układu podwójnego – mówi Brown. Zakończony przegląd [ELM] dał nam listę ponad połowy znanych na dziś dzień białych karłów w układach podwójnych. To istotne badania, które usprawnią także modele teoretyczne dla przyszłych badań i odkryć.

A przegląd ELM to dopiero początek. Analizując dane optyczne z przeglądów nieba SDSS i Gaia w połączeniu z obserwacjami prowadzonymi z wykorzystaniem sześcioipółmetrowego teleskopu MMT w Obserwatorium Freda Lawrence Whipple'a w Amado w Arizonie zespół badawczy był w stanie skompletować dobrze zdefiniowaną próbkę podwójnych białych karłów. Modele astrofizyczne wskazują na to, że w samej naszej Galaktyce jest około stu milionów takich układów gwiazdowych. W obecnych badaniach potwierdzono identyfikację prawie stu z nich. Dzięki temu można będzie lepiej ograniczyć parametry modeli dla tych gwiazd, a także zaobserwować i zidentyfikować określone podzbiory populacji białych karłów.

Kompletna próbka takich danych może stać się podstawą przyszłych badań nad falami grawitacyjnymi. Obserwatorium fal grawitacyjnych LISA (Laser Interferometer Space Antenna), którego uruchomienie planowane jest na rok 2034, będzie w stanie wykrywać źródła fal grawitacyjnych na częstotliwościach megahercowych. Naukowcy oczekują, że znajdą wówczas setki tysięcy podwójnych białych karłów. To ważne ze względu na możliwość pomiaru masy tych ciał. Za pomocą obserwacji przychodzącego z odległych gwiazd światła możemy mierzyć ich temperaturę, odległość, czy prędkości, ale nie mierzymy wówczas bezpośrednio ich mas, na co pozwalają z kolei właśnie badania fal grawitacyjnych.

Jaka przyszłość czeka białe karły z przeglądu ELM? Często nazywa się je progenitorami supernowych. Wiadomo, że pewnego dnia te gwiazdy połączą się i staną się czymś innym, ale wciąż nie jest jasne, jak będzie to wyglądało – wyjaśnia Brown. Jeśli jest coś, co wiemy na pewno, to to, że gwiazdy te będą kiedyś silnymi źródłami wykrywalnymi właśnie dla misji LISA oraz innych przyszłych badań nad białymi karłami i falami grawitacyjnymi.

Czytaj więcej: