Одной из последних стадий жизни звезды, после того как реакции ядерного синтеза внутри нее затухают, является стадия белого карлика. Белые карлики холодны и инертны, или, по крайней мере, так считалось до сих пор. Теперь данные космического телескопа НАСА «Хаббл» позволили исследователям сделать удивительное открытие. Похоже, что умирающие белые карлики способны возобновить горение водорода на поверхности. Это замедляет их старение и заставляет их выглядеть моложе, чем они есть на самом деле.
«Мы нашли первое наблюдательное доказательство того, что белые карлики все еще могут подвергаться стабильной термоядерной активности«, — объясняет Цзяньсин Чен из Болонского университета и INAF, ведущий автор исследования.
Белые карлики: что осталось от звезд
Около 98% всех звезд во Вселенной, включая наше Солнце, закончат свою жизнь на стадии белого карлика. Когда топливо в ее ядре будет исчерпано, каждая звезда раздуется, сбросит свои внешние слои, а ее плотное, компактное ядро медленно остынет. Изучение этих фаз охлаждения помогает астрономам понять не только стадию белого карлика, но и более ранние этапы звездной эволюции.
Изучение белых карликов из шаровых скоплений
Значительная часть времени наблюдений Хаббла была потрачена на изучение шаровых скоплений — огромных групп старых и густонаселенных звезд. Белые карлики в этих скоплениях обычно используются для их датировки, поэтому часть данных «Хаббла» была сосредоточена на этих умирающих звездах.
Среди крупнейших шаровых скоплений, изученных телескопом, — M3 в созвездии Гончие Псы и M13, известное как Большое шаровое скопление Геркулеса. Первая содержит полмиллиона звезд, вторая — несколько сотен тысяч. M3 и M13 имеют общие важные физические свойства, такие как возраст и металличность, т.е. количество элементов, кроме водорода и гелия, присутствующих в звездах. Вместе эти два скопления представляют собой отличную естественную лабораторию для исследования эволюции остывающих белых карликов.
Сравнение скоплений М3 и М13
Исследовательская группа использовала широкоугольную камеру телескопа Хаббл для наблюдения звездных скоплений M3 и M13 на длинах волн, близких к ультрафиолетовым. Этот прибор позволил им сравнить более 700 белых карликов в двух скоплениях.
Результаты говорят о том, что:
- M3 содержит стандартные белые карлики, компактные и плотные остывающие ядра, сбросившие свои внешние слои;
- М13 содержит две различные популяции белых карликов: стандартные и хорошо известные, и те, которые сохранили водородную оболочку, что позволяет им сжигать больше топлива и замедлять процесс старения.
Белые карлики, сжигающие водород: проблема датирования
Проведя компьютерное моделирование будущей эволюции скопления М13, исследователи смогли показать, что 70% белых карликов в М13 все еще сжигают водород на поверхности. Таким образом, огромная часть звезд, которые считались умирающими, все еще молоды и будут гореть еще миллионы лет.
Такое открытие может иметь последствия, в частности, для датировки звезд в шаровых скоплениях: временная эволюция белых карликов используется в эволюционных моделях и симуляциях для понимания возраста других звезд. Они считаются естественными часами, потому что взаимосвязь между возрастом и температурой, предсказуемая в них, очень проста. Но белые карлики, которые все еще сжигают водород, могут повлиять на оценку возраста с погрешностью до миллиарда лет!
Уже проводятся более глубокие исследования
Франческо Ферраро, профессор Болонского университета и член INAF, говорит:
Это открытие бросает вызов определению белых карликов, а также позволяет по-новому взглянуть на процесс старения звезд. Сейчас мы изучаем другие скопления, похожие на М13, чтобы еще более точно определить условия, которые заставляют звезды сохранять тонкую водородную оболочку, позволяющую им медленно стареть.
Будет интересно посмотреть, что эти более глубокие исследования смогут сказать о белых карликах в звездных скоплениях. Возможно, ученым придется пересмотреть определение белого карлика, его эволюцию и использование в датировке скоплений. Поэтому они надеются найти полезные ответы в ближайшее время.
С научной статьей исследования можно ознакомиться .