O stea pitică albă neobişnuită a supravieţuit unei explozii în stadiul de supernovă
O stea pitică albă care se deplasează cu viteză prin Calea Lactee în direcţia inversă celei de rotaţie a discului galactic ar putea fi supravieţuitoarea unei "supernove parţiale", conform unui studiu publicat miercuri în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, transmite Space.com.
Piticele albe sunt nuclee stelare relativ reci, cu strălucire mică, de dimensiuni apropiate Pământului, ce rămân la sfârşitul vieţii unor stele de dimensiuni medii, care îşi epuizează combustibilul de fuziune nucleară şi apoi îşi pierd straturile exterioare, producând, de obicei, nebuloase planetare. Soarele va deveni la rândul său o pitică albă, la fel ca peste 90% dintre stelele din Calea Lactee.
Studii anterioare au descoperit că piticele albe au o structură internă stratificată. Nucleul lor este format în cea mai mare parte din carbon şi oxigen. Aceste nuclee sunt de obicei înconjurate de un strat de heliu şi apoi de un strat de hidrogen. Astronomii care observă pitice albe pot vedea de obicei doar stratul exterior, din hidrogen. Uneori se poate observa stratul de heliu sau un amestec de heliu şi carbon (deşi acestea din urmă sunt excepţii).
În noul studiu, cercetătorii s-au oprit asupra piticei albe SDSS J1240+6710, localizată la aproximativ 1.430 de ani lumină de Soare. Descoperită din 2015, studii anterioare au arătat că această pitică albă are o atmosferă neobişnuită în care nu se regăseşte nici hidrogen şi nici heliu, fiind compusă în schimb dintr-un amestec bizar de oxigen, neon, magneziu şi siliciu.
Cercetătorii au folosit Telescopul Spaţial Hubble pentru a observa această pitică albă şi au identificat carbon, sodiu şi aluminiu în atmosfera acestui obiect. Acest amestec individualizează această pitică albă faţă de toate celelalte astfel de obiecte cosmice studiate până în prezent, conform noului studiu.
În cadrul noului studiu, oamenii de ştiinţă au descoperit că această pitică albă călătoreşte cu aproximativ 900.000 km/h în direcţia opusă faţă de cea în care se roteşte întreaga galaxie. Mai mult decât atât, are o masă excepţional de scăzută pentru o pitică albă - doar aproximativ 40% din masa Soarelui.
"Atunci când ne-am dat seama că această pitică albă neobişnuită are o masă foarte mică şi se deplasează extrem de repede, am început să ne punem întrebări cu privire la ce s-a întâmplat cu ea în trecut", a declarat coordonatorul noului studiu, Boris Gänsicke, astrofizician la Universitatea din Warwick, Anglia.
Dar ce ar putea explica toate aceste detalii neobişnuite despre acest obiect cosmic? Cercetătorii sunt de părere că steaua a "supravieţuit" unei supernove parţiale, explozie care i-a imprimat şi traiectoria împotriva sensului de rotaţie al Căii Lactee.
Supernovele sunt cele mai puternice explozii stelare din Univers, fiind mai strălucitoare decât galaxii întregi. Acestea se pot produce atunci când o pitică albă atrage prea multă masă (materie) de la o stea companion. Greutatea masei preluate de la steaua companion deformează nucleul piticei albe, ceea ce duce la creşterea extremă a temperaturii şi densităţii nucleului până în punctul în care se declanşează o reacţie termonucleară în lanţ care distruge pitica albă.
În cazul obiectului SDSS J1240+6710, cercetătorii au remarcat că elementele observate în atmosfera sa ar fi putut fi produse în primele reacţii termonucleare ale stadiului de supernovă. Însă, în acest caz, nu a existat şi grupul de elemente feroase - fier, nichel, crom şi mangan. Aceste elemente grele se formează de obicei din elemente mai uşoare, la temperaturile şi densitatea atinse de o stea în stadiul de supernovă. Absenţa lor în cazul acestei pitice albe sugerează că acest obiect a trecut doar parţial prin procesul de supernovă - fără să ajungă la nivelul de temperatură şi densitate la care este posibilă sinteza elementelor grele.
"Acest lucru face ca această pitică albă să fie unică - a trecut prin faza de ardere nucleară, dar s-a oprit înainte de a ajunge la sinteza fierului. Atunci când a trecut prin stadiul de supernovă, acest stadiu a fost probabil foarte scurt, având probabil o durată de câteva ore", a explicat Gänsicke.
Cercetătorii sugerează că SDSS J1240+6710 era mică prin comparaţie cu piticele albe care trec în mod normal prin stadiul termonuclear de supernove. Din această cauză, s-a produs o "supernovă în miniatură", de tipul Iax, o supernovă parţială suficient de slabă pentru ca acest obiect cosmic să-i supravieţuiască.
În trecut, cercetătorii credeau că o supernovă termonucleară ar fi distrus complet o pitică albă, însă în ultimii 10 - 15 ani oamenii de ştiinţă au descoperit că este posibil şi un fenomen de tip "supernovă parţială", explozie ce nu este suficient de puternică pentru a distruge complet o stea.
Această explozie ar fi rupt pitica albă SDSS J1240+6710 de steaua sa companion şi a aruncat-o în spaţiu cu viteza cu care această stea îşi orbita steaua companion. Conform lui Gänsicke, acest scenariu ar explica viteza de deplasare a piticei albe prin Calea Lactee, dimensiunile sale reduse şi atmosfera bizară.
Pornind de la masa şi temperatura obiectului SDSS J1240+6710, cercetătorii au estimat că acest fenomen de "supernovă parţială" s-a produs acum aproximativ 40 de milioane de ani. Multe lucruri rămân încă necunoscute despre steaua companion a acestei pitice albe, însă oamenii de ştiinţă sunt de părere că ar fi putut fi vorba tot de o pitică albă similară.
Studii anterioare cu privire la originile supernovelor termonucleare s-au concentrat pe stele pitice albe mai mari. În prezent, acest nou studiu sugerează că piticele albe mai mici pot trece prin explozii similare.
"Datorită misiunii spaţiale Gaia, care a reuşit să identifice peste 50.000 de posibile pitice albe, putem examina aceste obiecte cosmice pentru a ne face o idee mai bună despre ce se întâmplă în cazuri de supernove parţiale, cum ar fi ce elemente chimice rezultă în procesele termonucleare. Sperăm să putem identifica alte câteva zeci de sisteme similare", a mai precizat Gänsicke. AGERPRES
