Odkrycie rzadkiego typu białych karłów dostarcza nowych informacji na temat ewolucji gwiazd.
Białe karły są gęstymi gwiazdami, zwykle o wielkości porównywalnej do planety. Powstają one, gdy gwiazda o niskiej masie wypali całe swoje paliwo, tracąc jednocześnie swoje zewnętrzne warstwy. Często nazywane „gwiezdnymi skamieniałościami”, te obiekty dostarczają cennych informacji na temat różnych etapów powstawania i ewolucji gwiazd.
Rzadki typ pulsara białego karła został odkryty po raz drugi w badaniach przeprowadzonych przez Uniwersytet Warwick. Pulsary tego typu składają się z szybko wirującej, wypalonej pozostałości gwiezdnej znanej jako biały karzeł, która oddziałuje z sąsiednim czerwonym karłem poprzez wysyłanie potężnych wiązek cząstek elektrycznych i promieniowania. Ten proces powoduje, że układ systematycznie rozjaśnia się i znika w regularnych odstępach czasu. Przyczyna tego zjawiska leży w silnych polach magnetycznych, jednak naukowcy wciąż nie mają pewności, co dokładnie je wywołuje.
Kluczowe teorie wyjaśniające występowanie silnego pola magnetycznego opierają się na modelu dynamo, który sugeruje obecność dynamo (generatorów elektrycznych) w jądrze białych karłów, podobnie jak w przypadku Ziemi, ale znacznie potężniejsze. Jednak aby przetestować tę teorię, naukowcy musieli odnaleźć inne pulsary białych karłów, aby sprawdzić, czy przewidywania teorii są zgodne z rzeczywistością.
W artykule opublikowanym w Nature Astronomy dnia 15 czerwca 2023 roku, naukowcy przedstawili opis nowo odkrytego pulsara typu białego karła o nazwie J191213.72-441045.1 (w skrócie J1912-4410). To dopiero drugi przypadek odkrycia takiego układu gwiazd, po wcześniejszym odkryciu AR Scorpii (AR Sco) w 2016 roku.
Oddalony o 773 lata świetlne od Ziemi, pulsar białego karła obraca się 300 razy szybciej niż nasza planeta. Choć ma rozmiar zbliżony do Ziemi, jego masa jest co najmniej równa masie Słońca. W rezultacie, nawet mała ilość materii białego karła, na przykład łyżeczka, ważyłaby około 15 ton. Biały karzeł rozpoczyna swoje istnienie w ekstremalnie wysokich temperaturach, a następnie przez miliardy lat stopniowo się ochładza. Niska temperatura obserwowana w przypadku J1912-4410 wskazuje na jego zaawansowany wiek.
Dr Ingrid Pelisoli z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Warwick powiedziała: Pochodzenie pól magnetycznych jest wielką otwartą kwestią w wielu dziedzinach astronomii, a jest to szczególnie prawdziwe w przypadku białych karłów. Pola magnetyczne białych karłów mogą być ponad milion razy silniejsze niż pole magnetyczne Słońca, a model dynamo pomaga wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Odkrycie J1912-4410 stanowiło decydujący krok naprzód w tej dziedzinie.
Wykorzystaliśmy dane z kilku różnych przeglądów, aby znaleźć kandydatów, koncentrując się na układach, które miały podobne cechy do AR Sco. Obserwowaliśmy wszystkie kandydatki za pomocą ULTRACAM, który wykrywa bardzo szybkie zmiany blasku oczekiwane od pulsarów białych karłów. Po zaobserwowaniu kilkudziesięciu kandydatek znaleźliśmy jedną, która wykazywała bardzo podobne zmiany blasku do AR Sco. Nasza kampania obserwacyjna z użyciem innych teleskopów ujawniła, że co około pięć minut układ ten wysyła w naszym kierunku sygnał radiowy i rentgenowski.
Potwierdziło to, że istnieje więcej pulsarów białych karłów, zgodnie z przewidywaniami poprzednich modeli. Były też inne przewidywane modele dynamo, które zostały potwierdzone przez odkrycie J1912-4410. Ze względu na podeszły wiek, białe karły w układzie pulsara powinny być chłodne. Ich towarzysze powinny znajdować się na tyle blisko, że przyciąganie grawitacyjne białego karła było w przeszłości na tyle silne, aby przechwycić masę od towarzysza, co powoduje ich szybkie wirowanie. Wszystkie te przewidywania sprawdzają się w przypadku nowo odkrytego pulsara: biały karzeł jest chłodniejszy niż 13 000 K, wiruje wokół własnej osi raz na pięć minut, a jego przyciąganie grawitacyjne ma silny wpływ na towarzysza.
Badania te są doskonałym dowodem na to, że nauka działa – możemy tworzyć prognozy i testować je, i w ten sposób rozwija się każda nauka.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Discovery of white dwarf pulsar sheds light on star evolution
- A 5.3-min-period pulsing white dwarf in a binary detected from radio to X-rays
Źródło: Uniwersytet w Warwick
Na ilustracji: Wizja artystyczna układu pulsara białego karła i czerwonego karła. Źródło: Dr Mark Garlick
