science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hubble ontdekt waterstofbrandende witte dwergen die genieten van langzame veroudering

Om de fysica te onderzoeken die ten grondslag ligt aan de evolutie van witte dwergen, astronomen vergeleken afkoelende witte dwergen in twee enorme verzamelingen sterren:de bolvormige sterrenhopen M3 en M13. Deze twee clusters hebben veel fysieke eigenschappen gemeen, zoals leeftijd en metalliciteit, maar de populaties van sterren die uiteindelijk tot witte dwergen zullen leiden, zijn verschillend. Dit maakt M3 en M13 samen een perfect natuurlijk laboratorium om te testen hoe verschillende populaties witte dwergen afkoelen. Krediet:ESA/Hubble & nasa, G. Piotto et al.

De heersende opvatting van witte dwergen als inert, langzaam afkoelende sterren worden op de proef gesteld door waarnemingen van de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop. Een internationale groep astronomen heeft het eerste bewijs ontdekt dat witte dwergen hun verouderingssnelheid kunnen vertragen door waterstof op hun oppervlak te verbranden.

"We hebben het eerste observationele bewijs gevonden dat witte dwergen nog steeds stabiele thermonucleaire activiteit kunnen ondergaan, " verklaarde Jianxing Chen van de Alma Mater Studiorum Università di Bologna en het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica, die dit onderzoek leidde. "Dit was nogal een verrassing, omdat het in strijd is met wat algemeen wordt aangenomen."

Witte dwergen zijn de langzaam afkoelende sterren die in de laatste fase van hun leven hun buitenste lagen hebben afgestoten. Het zijn gewone objecten in de kosmos; ongeveer 98% van alle sterren in het heelal zal uiteindelijk eindigen als witte dwergen, inclusief onze eigen zon. Door deze afkoelingsstadia te bestuderen, kunnen astronomen niet alleen witte dwergen begrijpen, maar ook hun eerdere stadia.

Om de fysica te onderzoeken die ten grondslag ligt aan de evolutie van witte dwergen, astronomen vergeleken afkoelende witte dwergen in twee enorme verzamelingen sterren:de bolvormige sterrenhopen M3 en M13 . Deze twee clusters hebben veel fysieke eigenschappen gemeen, zoals leeftijd en metalliciteit, maar de populaties van sterren die uiteindelijk tot witte dwergen zullen leiden, zijn verschillend. Vooral, de algemene kleur van sterren in een evolutionair stadium dat bekend staat als de horizontale tak is blauwer in M ​​13, wat wijst op een populatie van hetere sterren. Dit maakt M3 en M13 samen een perfect natuurlijk laboratorium om te testen hoe verschillende populaties witte dwergen afkoelen.

"De uitstekende kwaliteit van onze Hubble-waarnemingen gaf ons een volledig beeld van de stellaire populaties van de twee bolvormige sterrenhopen, " vervolgde Chen. "Hierdoor konden we echt contrasteren met hoe sterren evolueren in M3 en M13."

Met behulp van Hubble's Wide Field Camera 3 observeerde het team M3 en M13 op bijna-ultraviolette golflengten, waardoor ze meer dan 700 witte dwergen in de twee clusters konden vergelijken. Ze ontdekten dat M3 standaard witte dwergen bevat die eenvoudig stellaire kernen koelen. M13, anderzijds, bevat twee populaties witte dwergen:standaard witte dwergen en diegene die erin geslaagd zijn een buitenste omhulsel van waterstof vast te houden, waardoor ze langer branden en dus langzamer afkoelen.

Door hun resultaten te vergelijken met computersimulaties van stellaire evolutie in M13, de onderzoekers konden aantonen dat ongeveer 70% van de witte dwergen in M13 waterstof verbranden op hun oppervlak, het vertragen van de snelheid waarmee ze afkoelen.

Deze ontdekking kan gevolgen hebben voor de manier waarop astronomen de leeftijd van sterren in de Melkweg meten. De evolutie van witte dwergen is eerder gemodelleerd als een voorspelbaar koelproces. Deze relatief eenvoudige relatie tussen leeftijd en temperatuur heeft astronomen ertoe gebracht de afkoelsnelheid van de witte dwerg te gebruiken als een natuurlijke klok om de leeftijd van sterrenhopen te bepalen. bijzonder bolvormige en open clusters. Echter, witte dwergen die waterstof verbranden, kunnen ertoe leiden dat deze leeftijdsschattingen wel 1 miljard jaar onnauwkeurig zijn.

"Onze ontdekking daagt de definitie van witte dwergen uit terwijl we een nieuw perspectief overwegen op de manier waarop sterren oud worden, " voegde Francesco Ferraro van de Alma Mater Studiorum Università di Bologna en het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica toe, die het onderzoek coördineerde. "We onderzoeken nu andere clusters die vergelijkbaar zijn met M 13 om de omstandigheden die sterren ertoe aanzetten om de dunne waterstofomhulling te behouden, waardoor ze langzaam kunnen verouderen, verder te beperken."

De studie is gepubliceerd in Natuurastronomie .