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小さいが強力:天文学者は、これまでに見られた中で最も小さいが最も重い白色矮星を見つけます

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天文学者は、小さいながらも強力な死んだ(っぽい)星を発見しました。 これまでに見られた中で最も小さく、最も重い白色矮星 。また、それは急速に回転し、壁にぶつかる磁場を詰め込み、最終的にはさらに小さくて密度の高い中性子星に崩壊する可能性があります。



真剣に、この奇妙な小さなものはそれをすべて持っています。

白色矮星は、太陽のような星が死んだ後に残っているものです 。現在、太陽は水素をコアのヘリウムにうまく融合させており、私たちが受け取るエネルギーと、コアを押し下げる外層の数十億トンの材料を支えるのに必要な圧力を提供しています。







その水素燃料がなくなると、複雑な一連のイベントが発生します。途中のいくつかのステップは、今やすべてのヘリウムのコアが融合して炭素と酸素になり始め、一方、外側の層が膨らみ、粒子の密な風の中で吹き飛ばされ始めることです。最終的に、コアは宇宙にさらされるようになります。熱くて超高密度で、このオブジェクトを 白色矮星 。一旦形成されると、それは一般的にちょっと宇宙に座って、時間とともにゆっくりと冷えます。

太陽に最も近い連星の1つのハッブル画像:シリウスA(中央)とその白色矮星の仲間B(左下)。 Aは約10,000倍明るいです。ズームイン

太陽に最も近い連星の1つのハッブル画像:シリウスA(中央)とその白色矮星の仲間B(左下)。 Aは約10,000倍明るいです。クレジット: NASA、ESA、H。ボンド(STScI)、およびM.バーストウ(レスター大学)

典型的な白色矮星は太陽の約半分の質量ですが、その物質はすべて、それ自体の重力によって、地球のサイズ程度のタイトなボールに圧縮されます。濃いです。非常に密度が高いので、量子力学はその奇妙な頭を上げます:それはいわゆるものによって支えられています 電子縮退圧力 、電子が途方もない熱意で互いに反発する奇妙な物質の状態であり、通常の「電荷が反発する」ようなものよりもはるかに強力です。この圧力は、白色矮星をそれ自体の途方もなく強い重力に対抗するものです。

しかし、それはまた、白色矮星に質量を加えると、それが得られることを意味します 小さい 。通常、何かに質量を加えると(2つの粘土のボールを一緒に滑らかにすることを考えてください)、それは大きくなります。しかし、縮退圧力では逆のことが起こります。





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そして、それは白色矮星ZTF J190132.9 +145808.7に私たちをもたらします。

天文学者のチームは、掃天観測施設(その名前のZTF)を使用して撮影された空の調査でそれを発見しました。この施設は、明るさを移動または変更するオブジェクトを探します。星は珍しいものでした:それは白色矮星、特に異常に高い質量の白色矮星と関連しているものに対して奇妙な色を持っていました。

彼らは、パロマー天文台の5メートル望遠鏡での観測ZTF J190132.9 + 145808.7(略してJ1901と呼びましょう)を追跡し、白色矮星が変化し、その明るさが急速に変化することを発見しました。そして、私は急速に意味します:それは6.94分のタイムスケールでより明るくそしてより暗くなりました。はい、分。これは、その回転速度を示しています。これは、それ自体が驚くべきものです。7分以内に回転する数千キロメートルの物体です。

ガイアの観測によると、地球から134光年の距離があり、これはかなり近く、太陽の8倍の約46,000°Cで熱く輝いています。これらすべての測定値が手元にあると、天文学者はJ1901のサイズを見つけることができます。これは、物事が本当に奇妙になるところです。幅が4,300 km弱の小さな白色矮星で、これまでに見た中で最小の白色矮星です。

フィリッププレート悪い天文学白色矮星月の地球ズームイン

白色矮星ZTFJ190132.9 + 145808.7を示すアートワーク。これは、月と比較して、これまでに見つかった中で最小のものです。クレジット:Giuseppe Parisi

これは地球の3分の1の大きさで、月より少し大きいだけです。白色矮星でも小さい。 特に 一つのために。質量が大きいほど星が小さいことを意味するので、これは質量が大きいに違いないことを忘れないでください。実際、彼らはそれが太陽の質量のおよそ1.35倍であると計算しています。

そして、それがこれが驚くべきところです。それはそれを知られている最も巨大な白色矮星にし、実際にはほぼ最も巨大な白色矮星になります することができます

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白色矮星が太陽の約1.44倍の質量に達すると、電子縮退の圧力でさえそれを維持することができません。それはそれ自身の重力の下で崩壊します。その時点で それはさらに密度が高く恐ろしい中性子星になります 、またはそれが爆発する:爆発し、それ自体を引き裂き、超新星を作成します。

J1901は、その限界にこれまでに見られた中で最も近いものです。

チームは、J1901が次のように始まったと考えています 2 お互いの周りのバイナリ軌道にある太陽のような星。最終的に、それらは両方とも赤色巨星になり、死に、そしてそれぞれがおそらく太陽の3分の2の質量を持つ白色矮星の死体を残しました。数十億年以上にわたって、それらは一緒に渦巻いて融合し(高温を考えると、おそらく1億年未満前)、この超大規模であるが爆発性ではない白色矮星を形成しました。

それはそれの他のいくつかの特性も説明しています。急速に回転するのは理にかなっています。なぜなら、2つのオブジェクトが近くに渦巻くと角運動量が大きくなるためです。つまり、最終的に結合されたオブジェクトは急速に回転するはずです。ほとんどの白色矮星の自転周期は数時間なので、これは非常に高速です。

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また、彼らは、地球の磁場強度の約10億倍のJ1901の激しい磁場を測定しました。理論モデルは、2つの白色矮星が融合すると、途方もない磁気を生成する可能性があることを示しています。

彼らは彼らの論文の中で、星が古くなるにつれて、その核の一連の核反応がナトリウムとマグネシウムの同位体を吸収する電子をもたらす可能性があると述べています。つまり、これらの電子は星を支えるために必要です。電子が吸収されると、星はさらに収縮します。収縮しすぎると、崩壊するのに十分な圧力が発生し、とにかく中性子星になる可能性があります。

また、特定するのが難しい特定のプロパティによっては、爆発する可能性があります。現在の距離では悪いでしょう—超新星は非常にエネルギッシュです—しかし、良いニュースは、これが起こったとしても(そしておそらくそれは起こりそうもないですが)何十億年も起こらないでしょう、そしてその間に銀河の周りのJ1901の動きは私たちから遠くにそれを運びます。

この発見は多くの理由で重要です。すべての星の95%は最終的に白色矮星になり、それらの半分は連星系であるため、J1901と同様の白色矮星がたくさん見られると予想されます。私たちに近いこともそれを示唆しています。それらがまれであるならば、あなたは最も近いものが銀河を横切って数万光年離れていると予想するでしょう、134光年離れたすぐ隣ではありません。したがって、これは共通のオブジェクトである必要があるものの良い例ですが、綿密に調査されたものはほとんどありません。他にもいくつかの小さくて重い白色矮星が知られていますが、J910はサイズの記録保持者です。

また、バイナリ白色矮星は超新星を生成する可能性があり、それらは順番に宇宙全体の振る舞いについて多くのことを教えてくれるので、それはクールです。

私たちの銀河には約40万個の白色矮星がカタログ化されていますが、 数十億 もっと。サンプルサイズがこれほど大きい場合、奇妙なものは避けられません。他にまだ明らかにされていない驚くべきものは何ですか?そして、私たちが住んでいるこの奇妙な宇宙が見つかったときに、私たちは何を学びますか?