science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Witte dwergmassa's meten met zwaartekrachtlenzen

Een Hubble-opname van de witte dwergster PM I12506+4110E (het heldere object, gezien in zwart in deze negatieve afdruk) en het veld dat twee verre sterren PM12-MLC1&2 bevat. De stippellijnen tonen twee mogelijke paden die de witte dwerg zal volgen, waarbij een van hen een ster passeert die dichtbij genoeg is om te resulteren in een zwaartekrachtlensgebeurtenis. Astronomen hebben voorgesteld om dergelijke gebeurtenissen te gebruiken om de massa's van compacte objecten zoals deze witte dwerg te bepalen. Krediet:Harding et al./NASA/HST

Het meten van de massa van een hemellichaam is een van de meest uitdagende taken in de waarnemingsastronomie. De meest succesvolle methode maakt gebruik van binaire systemen omdat de orbitale parameters van het systeem afhankelijk zijn van de twee massa's. In het geval van zwarte gaten, neutronensterren, en witte dwergen, de eindtoestanden van stellaire evolutie, velen zijn geïsoleerde objecten, en de meeste zijn ook erg zwak. Als resultaat, astronomen kennen de verdeling van hun massa's nog steeds niet. Ze zijn van groot belang, echter, omdat ze deelnemen aan dramatische gebeurtenissen zoals de aanwas van materiaal en de emissie van energetische straling, of in fusies die kunnen leiden tot zwaartekrachtsgolven, gammaflitsen, of Type Ia supernova's, die allemaal afhankelijk zijn van de massa van een object.

CfA-astronomen Alexander Harding, Rosanne Di Stefano, en Claire Baker en drie collega's stellen een nieuwe methode voor om de massa's van geïsoleerde compacte objecten te bepalen:zwaartekrachtlenzen. Het pad van een lichtstraal wordt gebogen door de aanwezigheid van massa, een effect berekend door de algemene relativiteitstheorie. Een massief lichaam zal als een lens werken om het beeld van een object erachter te vervormen wanneer de twee bijna uitgelijnd zijn langs onze gezichtslijn, en de bijzonderheden van de beeldvervormingen zullen afhangen van de massa van het lichaam. De astronomen beschrijven de vooruitzichten voor het voorspellen van lensgebeurtenissen die worden gegenereerd door nabije compacte objecten terwijl hun bewegingen hen door het veld van achtergrondsterren voeren.

Het team schat dat de nabije populatie van compacte objecten ongeveer 250 neutronensterren bevat, 5 zwarte gaten, en ongeveer 35, 000 witte dwergsterren die geschikt zijn voor deze studie. De algemene bewegingen van de witte dwergen door de lucht kennende, ze verkrijgen een statistische schatting van ongeveer 30-50 lensgebeurtenissen per decennium die door Hubble kunnen worden opgemerkt, ESA's Gaia-missie, of NASA's nieuwe JWST-telescoop. De volgende stap in deze poging is om lopende sterrenonderzoeken zoals die van Gaia te gebruiken om de posities en bewegingen van de lichamen te verfijnen om specifiek te kunnen voorspellen welke objecten moeten worden gecontroleerd op lenzen.