Наблюдения с помощью телескопа подтвердили странное свойство белых карликов: когда они набирают большую массу, они уменьшаются в размерах.
Считается, что белые карлики, обнаженные ядра мертвых звезд, обладают этим нелогичным качеством, поскольку содержат экзотический материал, называемый вырожденным электронным газом. Чем массивнее белый карлик, тем сильнее должны сжиматься его электроны, чтобы создать внешнее давление, достаточное для предотвращения коллапса звезды под собственным весом.
Данные о тысячах звезд доказывают действие этой тенденции в широком диапазоне масс белых карликов, сообщает Ведант Чандра и его коллеги из Университета Джона Хопкинса 28 июля на сайте arXiv.org.
Понимание того, как белые карлики сжимаются по мере увеличения массы, может дать представление о происхождении сверхновых типа 1a, говорит астроном и соавтор Сян-Чжи Хван. Считается, что эти сверхновые звезды возникают, когда белый карлик становится настолько массивным и компактным, что взрывается, но никто точно не знает, как взрываются звезды белого карлика.
Белые карлики, подобные той, что находится внутри планетарной туманности NGC 2440 (на фото), обладают странным свойством - чем больше они набирают массы, тем меньше становятся звезды.
Команда исследовала размеры и массу более 3000 белых карликов, наблюдаемых обсерваторией Apache Point в Нью-Мексико и космической обсерваторией Gaia Европейского космического агентства.
«Если вы знаете, как далеко находится звезда, и если вы можете измерить ее яркость, то вы сможете узнать ее радиус», - говорит Чандра, студент-физик. Но измерение звездных масс оказалось сложнее, потому что астрономам обычно нужно увидеть, как белый карлик гравитационно тянет другую звезду, чтобы получить представление о весе белого карлика.
Для одиночных белых карликов исследователи изучили влияние общей теории относительности на звездный свет, называемый гравитационным красным смещением. Когда свет выходит из сильного гравитационного поля вокруг плотного белого карлика, его волны растягиваются до более красных длин волн. Чем больше масса белого карлика по сравнению с его радиусом, тем сильнее растяжение. Это свойство позволило исследователям оценить массы белых карликов по их радиусу.
Этапы эволюции звезды
Новые измерения белых карликов полностью совпадают с теоретическими предсказаниями для более крупных звезд. Белые карлики с массой примерно в половину массы Солнца были примерно в 1,75 раза шире Земли, в то время как те, у которых масса немного больше, чем у Солнца, были ближе к 0,75 ширины Земли.
Обнадеживает то, что белые карлики следуют общей ожидаемой тенденции к сокращению по мере увеличения массы, говорит Алехандра Ромеро, астрофизик из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул в Порту-Алегри, Бразилия. По ее словам, будущие наблюдения за большим количеством белых карликов могут помочь проверить более тонкие моменты этой зависимости между массой и радиусом, например, являются ли более горячие белые карлики, как предсказывает теория, слегка надутыми, чем более холодные звезды той же массы.