science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Een gids voor het jagen op zombiesterren

Illustratie van een witte dwerg die massa aangroeit door zijn niet-ontaarde metgezel te strippen. Krediet:ESO/Kornmesser

Blijkbaar werken niet alle supernova's. En als ze falen, ze laten een half gekauwd overblijfsel achter, nog steeds brandend van overgebleven hitte maar verder levenloos:een zombiester. Astronomen weten niet zeker hoeveel van deze wezens die dood zouden moeten zijn op de loer liggen in de interstellaire diepten, maar met recente simulaties maken wetenschappers een lijst van hun veelbetekenende handtekeningen, zodat toekomstige onderzoeken ze mogelijk kunnen opsporen.

Een mislukte kans

Sterren sterven (zoals in, eigenlijk volledig sterven) op verschillende prachtige manieren. Eén manier in het bijzonder is bijzonder hartverscheurend. Wanneer twee sterren samen worden geboren, een van de twee zal natuurlijk een beetje groter zijn dan de andere, als gevolg van volledige willekeurige kans. Grotere sterren smelten waterstof sneller samen, zodat ze hun levenscyclus sneller doorlopen:hoofdreeks waterstofverbranding, ballonvaren rode reus, woedend helium branden, prachtige planetaire nevel, en witte dwerg pensionering.

De metgezel van de grotere ster kijkt toe hoe dit hele proces zich ontvouwt voordat hij uiteindelijk in de voetsporen treedt van zijn stellaire broer of zus. Maar tegen de tijd dat de tweede, kleinere ster zelf zwelt op naar het rode reuzenstadium, soms gaat de situatie gevaarlijk mis. In een baan rond de nu smeulende witte dwerg die ooit een volwaardige ster was, materiaal van de begeleider kan op het oppervlak terechtkomen, het opbouwen van een dikke heliumatmosfeer.

De witte dwerg bestaat op de rand van een kwantummes, ondersteund door een kracht die bekend staat als degeneratiedruk. Het enige dat het verdere instorting ervan weerhoudt, is zijn lage massa. Nog meer en de weegschaal zal ongunstig kantelen ... en dat is precies wat er gebeurt als het materiaal van een metgezel op het oppervlak zuigt. Zodra de witte dwerg een bepaalde kritische drempel bereikt, de koolstof en zuurstof van zijn lichaam beginnen samen te smelten in een op hol geslagen detonatiereeks, het vrijgeven van al die opgehoopte potentiële energie in een enkele woedende explosie.

Behalve wanneer dat niet het geval is.

Om redenen die astronomen niet helemaal begrijpen, niet elke geactiveerde explosie resulteert in een grote plons. Misschien verteert het omhullende vlamfront in de beginfase de witte dwerg niet volledig. Misschien accumuleert er genoeg materiaal om iets interessants te laten gebeuren, maar niet meer. Misschien leiden sterke magnetische velden op het laatste moment energieën af.

Ongeacht de methode, echter, er komen niet genoeg energieën vrij om de witte dwerg volledig te verscheuren, iets achterlatend dat had moeten sterven:een zombie.

(On)leven van een zombie

Deze zombiesterren leiden een eigenaardig leven... of liever, on-leven. Ze zijn gloeiend heet, nog steeds pijn van de bijna-supernova-boo-boo die ze leden. Geen grote verrassing gezien de opperste energieën die vrijkomen tijdens zelfs een afgebroken poging tot ontploffing. In aanvulling, ze zijn vrij klein, het grootste deel van hun massa verloren in de gewelddadige uitbarsting, een staart achterlatend variërend van de massa van de zon tot slechts een tiende daarvan.

Overuren, Hoewel, ze koelen af. Nadat er voldoende tijd is verstreken (hoe lang precies hangt af van hun massa, maar het is meestal een paar miljoen jaar) ze lijken niet te onderscheiden van een typische witte dwerg. En tenzij er een metgezel in een baan om de aarde blijft, waardoor de schatting van de massa mogelijk is, de zombies zien er normaal uit.

Dus hoe ze eruit te pikken?

De gereedschapskist van een jager

Het is moeilijk om de mislukte supernova's te herkennen die tot zombiesterren leiden, bekend onder de term Type 1ax, omdat ze veel minder lichtgevend zijn dan hun volledig explosieve neven (om voor de hand liggende redenen). Ze werden pas voor het eerst gespot in 2002 (in de typische astronomische stijl van "hey, dat ding ziet er raar uit") en sindsdien hebben we slechts ongeveer 50 voorbeelden verzameld. Op basis van de magere gegevens die we hebben, ergens tussen 5 en 30% van alle Type 1a-supernova's (het soort waarbij een witte dwerg ontploft door de atmosfeer van een metgezel te verorberen) leiden naar een zombiester.

Hubble-afbeelding met de witte dwergster Stein 2051B en de kleinere ster eronder lijken naaste buren te zijn. Krediet:NASA/ESA/K. Sahu (STScI)

In zeldzame gevallen, dan, we kunnen de voor-en-na fotograferen en de geboorte van een zombie vastleggen. Maar is er een manier om de zombiesterren zelf te vinden, lang na hun woeste vorming?

Intrigerend, Ja.

De sleutel is een combinatie van hun aanvankelijke warmte en hun mix van zware elementen. Typisch zal een witte dwerg bijna volledig uit koolstof en zuurstof bestaan. Maar tijdens de ontploffing, die elementen versmelten tot veel zwaardere dingen.

Aanvankelijk zullen die zware elementen gewoon rond het grootste deel van de zombie zweven, naast alle ongefuseerde koolstof en zuurstof, en alle straling die probeert te ontsnappen aan het hete interieur. Maar verschillende elementen reageren op verschillende manieren op straling. Door een proces dat magisch bekend staat als stralingslevitatie, sommige elementen kunnen hun weg naar de oppervlakte werken, ondersteund door de constante druk van de interne straling.

Eenmaal aan de oppervlakte, ze veranderen subtiel de lichte vingerafdruk van de ster, veranderen is spectrum. Volgens recente simulaties de ijzergroepselementen van ijzer, ruthenium, osmium, en hassium zijn vooral productief op de oppervlakken van deze zombies.

Dus als je naar een witte dwerg kijkt, en het lijkt een beetje... metaalachtig... voor jouw smaak, je zou gewoon in het gezicht van een zombie kunnen staren.