Mekkora tömegű fehér törpe válhat egy csillagból?

4701

Amikor egy csillag fősorozati élete végéhez ér, elveszíti külső rétegeit, és fehér törpévé válik. Vajon mekkora lesz ekkor a tömege? A csillagászok most kettős rendszerben található fehér törpék társcsillagai segítségével keresik a csillagfejlődési elméletek egyik legbizonytalanabbul ismert kérdésére a választ.

Planetáris ködöt akkor látunk, amikor egy nagyon forró fehér törpe vílágításra gerjeszti az őt körülvevő diffúz gázburkot. A Gyűrűs-ködről készült felvételen látszik a központi fehér törpe is. (Forrás: [NASA, ESA and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration)

Attól a néhány százaléknyi csillagtól eltekintve, amelyek kozmikus robbanásokban veszítik életüket, galaxisunk csillagai életük végén általában fehér törpévé válnak. Saját csillagunkra is ez a jövő vár: nagyjából ötmilliárd év múlva a Nap hidrogénkészlete kimerül, vörös óriássá válik, miközben külső rétegeit leveti, hogy feltáruljon lángoló, forró magja. A mag lassan hűlő fehér törpeként még évmilliárdokig fog sugározni, majd valamikor, a mai Univerzum korát is meghaladó idő múlva kihűlt fekete törpeként nyugszik meg.

A nagyjából 8 naptömegnél kisebb csillagok után hátramaradó sűrű mag körülbelül akkora, mint a Föld, de annál jóval nagyobb tömegű. A fenti illusztráció a hozzánk legközelebb lévő fehér törpe, a Sirius B méretét veti össze a Földével. (Forrás: ESA/NASA)

Annak ellenére, hogy a csillagok nagy többsége fehér törpeként végzi, sok kérdés marad megválaszolatlanul ezekkel a kompakt csillagmaradványokkal kapcsolatban. Az egyik fő kérdés a csillag fősorozati tömege és a fehér törpe tömege közötti összefüggés. Vajon a fehér törpe tömege korrelál-e a csillag fősorozati tömegével, vagy más tényezők, például a csillag kémiai összetétele is szerepet játszanak benne? A kezdeti és a végső tömeg viszonyának meghatározása segíthet jobban megértenünk a csillagok fejlődését.

Manuel Barrientos és Julio Chanamé (Chilei Pápai Katolikus Egyetem) úgy döntött, hogy olyan fehér törpék vizsgálatával közelíti meg a problémát, amelyek több ezer csillagászati egységre vannak társcsillaguktól. Ezek a rendszerek ideálisak a fehér törpék vizsgálatára: a kettős rendszer két csillaga valószínűleg egyidős, és mivel elég nagy a távolság közöttük, nem valószínű, hogy anyagot vonnának el egymástól, ami megnehezítené a fejlődésük visszakövetését.

A fehér törpék tömegmeghatározási diagramja két példán keresztül. A csillagmodellek (folytonos vonalak) lehetővé teszik az eredeti csillagok élettartamának meghatározását a kezdeti csillagtömegekhez képest. (Forrás: Barrientos & Chanamé 2021)

A kutatók csillagfejlődési modellek, valamint spektroszkópiai és fotometriai észlelések segítségével határozták meg a fehér törpék tömegét, kialakulásuk időpontját és társcsillaguk korát. Ezután fejlődési modellek segítségével kapcsolták a fehér törpék eredetcsillagának fősorozati élettartamát (a társcsillag kora mínusz a fehér törpe élettartama) a tömegéhez.

A kutatókat főként a legkisebb tömegű csillagok érdekelték, amelyek esetében a kiinduló és a végső tömeg kapcsolatát a korábbi kutatási eredmények kevésbé korlátozták. Arra az eredményre jutottak, hogy a legkisebb tömegű eredeti csillagok (progenitorok) a legkülönbözőbb tömegű fehér törpékké válhatnak – némelyikük nagyobb tömegű, mint a kétszer akkora tömegű progenitorból létrejött fehér törpék. Azonban arra utaló jeleket észleltek, hogy ezeknek a fehér törpéknek lehetnek nagyon közeli fehér törpe társai, és ha így van, az megnehezíti az elemzést.

A szakcikkben tárgyalt csillagok kezdeti és végső tömege (kékkel jelölve), valamint egyéb csillagoké. A két ábra különböző csillagparaméterek alapján készült. (Forrás: Barrientos & Chanamé 2021)

A kutatók remélik, hogy a jövőbeni megfigyelések pontosíthatják a kezdeti és végső tömeg közötti összefüggést. A kutatás során talált eloszlást nem jósolják meg a modellek, és nem magyarázható meg teljes mértékben a csillagok összetételével. Az eredmények mindenképpen megkívánják a téma további kutatását.

A kutatás eredményeit ismertető szakcikk a The Astrophysical Journal című szaklapban jelent meg, és szabadon elérhető.

Forrás: AAS Nova

Hozzászólás

hozzászólás