Czy umierające gwiazdy mogą skrywać sekret młodego wyglądu? Nowe dowody z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a sugerują, że białe karły mogą kontynuować spalanie wodoru w końcowych etapach swojego życia, co sprawia, że wydają się młodsze niż są w rzeczywistości. Odkrycie to może mieć konsekwencje dla sposobu, w jaki astronomowie mierzą wiek gromad gwiazd.
Powszechnie panujący pogląd o białych karłach jako bezwładnych, powoli stygnących gwiazdach został podważony przez obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Międzynarodowa grupa astronomów odkryła pierwsze dowody na to, że białe karły mogą spowalniać tempo starzenia się poprzez spalanie wodoru na swojej powierzchni.
Znaleźliśmy pierwsze obserwacyjne dowody na to, że białe karły mogą nadal przechodzić stabilną aktywność termojądrową – wyjaśnił Jianxing Chen z Alma Mater Studiorum Università di Bologna i Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki, który kierował tymi badaniami. Było to sporym zaskoczeniem, ponieważ jest to sprzeczne z tym, co się powszechnie uważa na ten temat.
Białe karły to powoli stygnące gwiazdy, które w ostatnich fazach życia odrzuciły swoje zewnętrzne warstwy. Są one powszechnymi obiektami w kosmosie. Około 98% wszystkich gwiazd we Wszechświecie ostatecznie kończy jako białe karły, wliczamy w to nasze Słońce. Badanie tych etapów stygnięcia pomaga astronomom zrozumieć nie tylko białe karły, ale również ich wcześniejsze stadia.
Aby zbadać fizykę leżącą u podstaw ewolucji białych karłów, astronomowie porównali stygnące białe karły w dwóch masywnych gromadach gwiazd: gromadach kulistych M3 i M13. Te dwie gromady mają wiele wspólnych właściwości fizycznych takich jak wiek i metaliczność, ale populacje gwiazd, które w końcu dadzą początek białym karłom, różnią się od siebie. W szczególności, ogólny kolor na etapie ewolucji znany jako Gałąź Pozioma (diagramu H-R) jest bardziej niebieski w M13, co wskazuje na populację gorętszych gwiazd. To sprawia, że M3 i M13 są doskonałym laboratorium, w którym można badać, jak różne populacje białych karłów stygną.
Zespół korzystał z Wide Field Camera 3 Hubble’a i zaobserwował M3 i M13 w bliskim ultrafiolecie, co pozwoliło im porównać ponad 700 białych karłów w obu gromadach. Odkryli, że M3 zawiera standardowe białe karły oraz te, które są po prostu stygnącymi jądrami gwiazd. M13 natomiast zawiera dwie populacje białych karłów: standardowe białe karły oraz te, którym udało się zachować zewnętrzną otoczkę wodorową, co pozwala im spalać się dłużej i tym samym wolniej stygnąć.
Porównanie swoich wyników z komputerowymi symulacjami ewolucji gwiazd w M13 umożliwiło naukowcom wykazać, że około 70% białych karłów w tej gromadzie spala wodór na swoich powierzchniach, co spowalnia tempo ich stygnięcia.
Odkrycie to może mieć konsekwencje dla sposobu, w jaki astronomowie mierzą wiek gwiazd w Drodze Mlecznej. Ewolucja białych karłów była wcześniej modelowana jako przewidywalny proces chłodzenia. Ta stosunkowo prosta zależność pomiędzy wiekiem a temperaturą sprawiła, że astronomowie zaczęli wykorzystywać tempo stygnięcia białych karłów jako naturalny zegar do wyznaczania wieku gromad gwiazd, w szczególności gromad kulistych i otwartych. Jednakże, białe karły spalające wodór mogą powodować, że te szacunki wieku mogą być niedokładne nawet o 1 mld lat.
Więcej informacji:
Źródło: ESA
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Widok z Hubble'a na M13 (2010 roku) i M3 (2019 rok). Źródło: HST
