Een massieve witte dwergster met een bizarre koolstofrijke atmosfeer zou twee witte dwergen kunnen zijn die samengesmolten zijn volgens een internationaal team onder leiding van astronomen van de Universiteit van Warwick. en slechts ternauwernood vermeden vernietiging.

Ze hebben een ongewone ultra-massieve witte dwerg ontdekt op ongeveer 150 lichtjaar van ons met een atmosferische compositie die nog nooit eerder is gezien, de eerste keer dat een samengevoegde witte dwerg is geïdentificeerd met behulp van de atmosferische samenstelling als aanwijzing.

De vondst, vandaag (2 maart) gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie , zou nieuwe vragen kunnen oproepen over de evolutie van massieve witte dwergsterren en over het aantal supernova's in onze melkweg.

deze ster, genaamd WDJ0551+4135, werd geïdentificeerd in een onderzoek van gegevens van de Gaia-telescoop van de European Space Agency. De astronomen volgden met spectroscopie genomen met behulp van de William Herschel Telescope, gericht op die witte dwergen die als bijzonder massief werden geïdentificeerd - een prestatie die mogelijk werd gemaakt door de Gaia-missie. Door het licht van de ster af te breken, de astronomen waren in staat om de chemische samenstelling van de atmosfeer te identificeren en ontdekten dat er een ongewoon hoog koolstofgehalte aanwezig was.

Hoofdauteur Dr. Mark Hollands, van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick, zei:"Deze ster viel op als iets dat we nog nooit eerder hadden gezien. Je zou een buitenste laag waterstof verwachten, soms gemengd met helium, of gewoon een mix van helium en koolstof. Je verwacht niet dat je deze combinatie van waterstof en koolstof tegelijkertijd ziet, want er moet een dikke laag helium tussen zitten die dat verbiedt. Toen we ernaar keken, het sloeg nergens op."

Om de puzzel op te lossen, de astronomen werden detective om de ware oorsprong van de ster te ontdekken.

Witte dwergen zijn de overblijfselen van sterren zoals onze eigen zon die al hun brandstof hebben opgebrand en hun buitenste lagen hebben afgeworpen. De meeste zijn relatief licht van gewicht, ongeveer 0,6 keer de massa van onze zon, maar deze weegt 1,14 zonsmassa's, bijna twee keer de gemiddelde massa. Ondanks dat hij zwaarder is dan onze zon, het is samengeperst tot tweederde van de diameter van de aarde.

De leeftijd van de witte dwerg is ook een aanwijzing. Oudere sterren draaien sneller om de Melkweg dan jongere, en dit object beweegt sneller dan 99% van de andere nabijgelegen witte dwergen met dezelfde afkoeltijd, wat suggereert dat deze ster ouder is dan hij lijkt.

Dr. Hollands voegt toe:"We hebben een samenstelling die we niet kunnen verklaren door normale stellaire evolutie, een massa tweemaal het gemiddelde voor een witte dwerg, en een kinematische leeftijd ouder dan die afgeleid uit koeling. We zijn er vrij zeker van hoe één ster één witte dwerg vormt en dat zou hij niet moeten doen. De enige manier waarop je het kunt verklaren, is als het is gevormd door een fusie van twee witte dwergen."

De theorie is dat wanneer een ster in een dubbelstersysteem aan het einde van zijn leven uitzet, hij zijn partner zal omhullen, nadert zijn baan naarmate de eerste ster krimpt. Hetzelfde zal gebeuren wanneer de andere ster uitzet. Gedurende miljarden jaren, gravitatiegolf emissie zal de baan verder krimpen, tot het punt dat de sterren samensmelten.

Hoewel voorspeld is dat er fusies van witte dwergen zullen plaatsvinden, deze zou bijzonder ongebruikelijk zijn. De meeste fusies in onze melkweg zullen plaatsvinden tussen sterren met verschillende massa's, terwijl deze fusie lijkt te zijn tussen twee sterren van vergelijkbare grootte. Er is ook een limiet aan hoe groot de resulterende witte dwerg kan zijn:bij meer dan 1,4 zonsmassa's wordt gedacht dat hij zou exploderen in een supernova, hoewel het mogelijk is dat deze explosies kunnen plaatsvinden bij iets lagere massa's, dus deze ster is nuttig om aan te tonen hoe zwaar een witte dwerg kan worden en toch kan overleven.

Omdat het samenvoegingsproces de koeling van de ster opnieuw start, het is moeilijk te bepalen hoe oud het is. De witte dwerg is waarschijnlijk ongeveer 1,3 miljard jaar geleden samengesmolten, maar de twee oorspronkelijke witte dwergen hebben mogelijk al vele miljarden jaren geleden bestaan.

Het is een van de weinige samengevoegde witte dwergen die tot nu toe zijn geïdentificeerd, en de enige via zijn samenstelling.

Dr. Hollands voegt eraan toe:"Er zijn niet zoveel witte dwergen zo groot, hoewel er meer zijn dan je zou verwachten, wat impliceert dat sommige waarschijnlijk door fusies zijn gevormd.

"In de toekomst kunnen we misschien een techniek gebruiken die asteroseismologie wordt genoemd om meer te weten te komen over de kernsamenstelling van de witte dwerg door zijn stellaire pulsaties, wat een onafhankelijke methode zou zijn om deze ster te bevestigen die uit een fusie is ontstaan.

"Misschien is het meest opwindende aspect van deze ster dat hij bijna niet is ontploft als een supernova - deze gigantische explosies zijn echt belangrijk bij het in kaart brengen van de structuur van het heelal, omdat ze tot op zeer grote afstanden kunnen worden gedetecteerd. Echter, er blijft veel onzekerheid over wat voor soort sterrenstelsels het supernovastadium bereiken. Hoe vreemd het ook mag klinken, het meten van de eigenschappen van deze 'mislukte' supernova, en toekomstige look-alikes, vertelt ons veel over de wegen naar thermonucleaire zelfvernietiging."