Wielkość Księżyca i masa większa od Słońca. Oto rekordowy biały karzeł

Praca zespołu obserwatoriów koordynowanych przez organizację Zwicky Transient Facility, pozwoliła na odkrycie najmasywniejszego i prawdopodobnie najgęstszego spośród poznanych białych karłów.

Obiekt oznaczony jako ZTF J1901+1458 należy do klasy białych karłów, czyli pozostałości po martwych gwiazdach o określonej wielkości. Z reguły kończą w ten sposób gwiazdy o małej lub przeciętnej masie, niezdolne do bezpośredniej eksplozji jako supernowa i uformowania w swoim wnętrzu pulsara lub czarnej dziury. Podobny los czeka większość gwiazd na niebie, włączając w to nasze Słońce, które "wypali" swoje paliwo za około 5 miliardów lat.

Odkryty karzeł budzi szczególne emocje z uwagi na ekstremalne własności fizyczne. Jego średnica wynosi zaledwie 4,3 tysiąca kilometrów – tylko o 22% więcej od Księżyca – przy jednoczesnej masie 1,35 Słońca. Innymi słowy, mamy do czynienia z ciałem znacznie mniejszym od Ziemi, kumulującym w sobie masę 450 000 naszych planet.

Jak tłumaczy astrofizyczka Ilaria Caiazzo "może wydawać się to sprzeczne z intuicją, ale mniejsze białe karły są bardziej masywne. Wynika to z faktu, że karły nie przeprowadzają syntezy termojądrowej, która stabilizuje rozmiary zwykłej gwiazdy wbrew naciskom jej grawitacji".

Interesująca wydaje się również historia ZTF J1901+1458. Niegdysiejsza gwiazda należała mianowicie do układu podwójnego i zestarzała się wraz ze swoją sąsiadką. Taka para białych karłów przez jakiś czas krąży wokół wspólnego środka masy, emitując energię w postaci fal grawitacyjnych i w końcu wpada na siebie. Kolizja tego rodzaju często kończy się wybuchem supernowej typu Ia, ale jeśli ich wspólna masa nie przekroczy pewnego minimalnego progu, łączą się po prostu w "cięższego" i gęstszego białego karła.

Zdaniem astronomów właśnie tak mogły wyglądać narodziny ZTF J1901+1458. Suma mas jego przodków była niewystarczająca co eksplozji (która mogłaby utworzyć gwiazdę neutronową lub czarną dziurę), więc powstał kolejny, tym razem niestandardowy biały karzeł. Jednak wciąż wiele może się wydarzyć. Masa 1,35 Słońca oznacza, że badany obiekt balansuje niebezpiecznie blisko granicy Chandrasekhara wynoszącej 1,44 Słońca. Po jej przekroczeniu dojdzie to utraty stabilności i wybuchu, którego wcześniej udawało się uniknąć.

Biały karzeł został dostrzeżony po raz pierwszy przez, Kevina Burdge z Caltechu. W dalszych obserwacjach brał udział kalifornijski Teleskop Hale’a wspomagany przez hawajski Teleskop Kecka I, europejską sondę Gaia, a także orbitalne obserwatorium Swift.

Więcej informacji znajdziesz w oryginalnej publikacji: I. Caiazzo, K. Burdge, J. Fuller, A highly magnetized and rapidly rotating white dwarf as small as the Moon, "Nature" vol. 595 (2021), https://www.nature.com/articles/s41586-021-03615-y