Ryska och utländska astronomer har upptäckt en extremt ovanlig "kol" -stjärna i konstellationen Cassiopeia, som uppstod för flera tiotusentals år sedan som ett resultat av sammanslagningen av stora vita dvärgar. I en snar framtid kommer det att explodera och förvandlas till en pulsar, enligt en artikel i tidskriften Nature Astronomy.
Vita dvärgar är resterna av gamla "utbrända" stjärnor med liten massa utan sina egna energikällor. Vita dvärgar visas i slutfasen av utvecklingen av stjärnor med en massa som inte överstiger solmassan mer än tio gånger. I slutändan kommer vår stjärna också att bli en vit dvärg.
Astrofysiker är intresserade av sådana "döda stjärnor" av flera skäl. För det första är det förfäderna av supernovaer av typ I, som tillåter mycket exakta uppskattningar av avstånd i rymden. För det andra består de av exotiska superdense ämnen, vars egenskaper och struktur vetenskapsmän ännu inte har förstått till fullo.
Svaret på denna fråga är viktigt på grund av att det som borde hända när vita dvärgar slås samman beror på det. Nu tror forskare att om den kombinerade massan av två äldre armaturer överskrider den så kallade Chandrasekhar-gränsen, som är 1,4 gånger solens massa, blir produkten av deras sammanslagning instabil och förvandlas till en annan typ av objekt.
Beroende på sammanslagningens hastighet och andra parametrar kan denna process generera både en kraftfull termonukleär explosion, en supernova av den första typen och leda till bildandet av en neutronstjärna.
Under en lång tid trodde forskare att sammanslagningen av alla stora vita dvärgar, vars massa väsentligt överskrider Chandrasekhar-gränsen, nästan garanteras att sluta i en supernovaexplosion. Förtroendet för denna idé sprängdes 2003 när astronomer från USA och Kanada registrerade en extremt ovanlig blixt på himlen. Den hade alla egenskaperna hos en supernova av den första typen, men genererades samtidigt av ett objekt vars massa överskred solmassan minst två gånger.
Dess upptäckt orsakade mycket kontrovers, eftersom teorierna som fanns vid den tiden inte kunde förklara inte mekanismen för dess födelse, och själva förekomsten av ett sådant utbrott motsatte sig den väletablerade idén att alla supernovor av den första typen har samma kraft och andra egenskaper bundna till Chandrasekhar-gränsen.
Gvaramadze och hans kollegor har upptäckt en mycket ovanlig stjärna, vars existens stöder en av förklaringarna till hur 2003 brast och flera andra anomaliskt kraftfulla supernovaer inspelade under följande år kunde ha inträffat.
Kampanjvideo:
Till en början, som astronomer förklarar, letade de inte efter vita dvärgar och spår av deras kollisioner, utan efter nebulosor som förekommer i närheten av stora äldre stjärnor i de sista stadierna av deras liv. För att göra detta studerade forskare bilder av natthimlen som tagits av WISE-infrarött kretsande teleskop och andra observatorier av denna typ.
Deras uppmärksamhet lockades av en liten nebulosa J005311, som ligger cirka 10 tusen år från oss i riktning mot stjärnbilden Cassiopeia. När Gvaramadze och hans team försökte hitta moderstjärnan med hjälp av BTA-teleskopet vid Special Astrophysical Observatory i Nizhny Arkhyz var de i en överraskning.
I mitten av denna nebula bodde en extremt ovanlig stjärna, utåt liknar de så kallade Wolf-Rayet-stjärnorna, de mest rastlösa och kortlivade stjärnorna i universum. Liksom dess påstådda "kusiner" var stjärnan i centrum av J005311 oerhört het - dess yttemperatur överskred 200 tusen Kelvin. Samtidigt kastade hon ut enorma mängder gas i miljön och accelererade den till 16 tusen kilometer per sekund, eller 5% av ljusets hastighet.
Å andra sidan var det ungefär fyra gånger svagare än till och med de mest blygsamma Wolf-Rayet-stjärnorna, men dess spektrum var helt annorlunda än till och med de mest aktiva formerna av sådana stjärnor. Dessutom var dess inre nästan helt sammansatt av två element - syre och kol, och väte och helium var helt frånvarande i det inre av J005311 och i dess gasskydd.
Dessa inkonsekvenser fick forskare att undra hur ett sådant objekt uppstod. Med hänvisning till det berömda Hertzsprung-Russell-diagrammet märkte ryska och utländska astronomer att stjärnor som bildades som ett resultat av sammanslagningen av stora vita dvärgar borde ha liknande egenskaper.
Som forskarna konstaterar har teoretiker länge förutsett att det finns sådana föremål, vars massa är märkbart högre än Chandrasekhar-gränsen, men hittills har ingen hittat dem.
Som framgår av dessa beräkningar kan sådana överhöga föremål bildas om tarmarna av vita dvärgar värms upp tillräckligt snabbt under sin sammanslagning. I det här fallet kommer kol att ha tid att "antända" i tarmen hos den nya stjärnan redan innan den är starkt komprimerad.
Detta kommer att stoppa den termonukleära explosionen, generera en liten nebulosa av glödande syre och neon, och inuti det kommer ett unikt superhot-objekt att dyka upp, som kommer att leva i flera tiotusentals år. Efter att den "återfödda" stjärnan har uttömt alla sina reserver av kol och syre, kommer den att dra sig ännu mer, vilket leder till en svag supernova och en liten neutronstjärna.
Som beräkningarna av Gvaramadze och hans kollegor visar bör detta hända inom en mycket nära framtid. J005311 är nu cirka 16 tusen år gammal, vilket betyder att den befinner sig i de sista stadierna av sitt "nya liv". Det är möjligt att mänskligheten kommer att bevittna denna betydelsefulla händelse, konstaterar forskare.
