Бриллиант размером с Землю: обнаружен самый холодный белый карлик

Астрономы обнаружили самый холодный и самый тусклый белый карлик из всех когда-либо найденных. Эти древние звездные останки настолько холодны, что углерод в них кристаллизовался и, фактически, образовал космический бриллиант размером с Землю. Объекту примерно столько же лет, сколько нашей галактике Млечный Путь – около 11 миллиардов.

Команда астрономов идентифицировала самую холодную и тусклую звезду-белого карлика из всех когда-либо обнаруженных. Эти древние звездные остатки настолько холодны, что углерод там кристаллизовался и образовал, фактически, космический бриллиант размером с Землю (старатели – вот где богатство).

"Потрясающий объект, – рассказывает о находке Девид Каплан, профессор университета Wisconsin-Milwaukee. – Вообще-то такие штуковины должны встречаться повсюду, но они настолько тусклые, что их очень трудно найти".

Каплан с коллегами отыскал эту звездную жемчужину, используя телескоп Green Bank (GBT) и Very Long Baseline Array (VLBA) в Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).

Белые карлики – это очень плотные звезды, находящиеся на конечной стадии звездной жизни, – как если бы наше Солнце сжалось бы в объект размером с Землю. Состоят в основном из углерода и кислорода. Белые карлики медленно гаснут и остывают в течение миллиардов лет. Найденный командой Каплана объект имеет возраст примерно 11 миллиардов лет, он ровесник нашей галактики Млечный Путь. Этот белый карлик был обнаружен благодаря соседству пульсара.

Пульсары – это быстро вращающиеся нейтронные звезды, сверхплотные останки массивных звезд, взорвавшихся сверхновых. В процессе вращения нейтронной звезды с полюсов ее мощного магнитного поля в космос излучаются радиоволны. Когда один из таких лучей достигает Земли, радиотелескопы могут поймать пульс радиоволн.

Компаньон-пульсар нашего белого карлика в двойной системе PSR J2222-0137 в этой системе был обнаружен первым. Его нашел с помощью GBT Jason Boyles, тогда еще аспирант университета Западной Вирджинии в Моргантауне.

Первые наблюдения показали, что пульсар вращается со скоростью большей, чем 30 раз в секунду, и гравитационно привязан к звезде-компаньону, которую сначала определили как нейтронную звезду, похожую на необычный холодный белый карлик. Звезды обращаются друг вокруг друга, звездная система совершает оборот за период в 2.45 земных суток.

Пульсар два года наблюдал на VLBA астроном из Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON) Адам Деллер. Его наблюдения дали нам расстояние до этого объекта от Земли – примерно 900 световых лет в направлении созвездия Водолей. Эта информация оказалась критичной для уточнения модели, которая используется для определения времени поступления импульсов на Землю в GBT.

Применив теорию относительности Эйнштейна, исследователи изучили, как гравитация звезды-компаньона искривляет пространство, вызывая задержки радиосигнала, когда пульсар оказывается позади компаньона. Эти временные задержки помогли исследователям определить ориентацию орбит и массу каждой из звезд. Пульсар оказался тяжелее Солнца в 1.2 раза, а компаньон — в 1.05.

Эти данные четко показывают, что компаньон пульсара не может быть второй нейтронной звездой. Орбиты слишком упорядоченные, чтоб там могла появиться вторая сверхновая.

Установив с такой точностью расположение и зная, насколько ярким должен выглядеть белый карлик на таком расстоянии, астрономы были уверены, что смогут наблюдать его в оптическом и инфракрасном диапазонах. Однако ни телескоп Southern Astrophysical Research (SOAR) в Чили, ни 10-метровый телескоп Keck на Гавайях не смогли его засечь.

"Мы должны были получить картинку с компаньоном в 100 раз тусклее, чем любой другой белый карлик, вращающийся на орбите нейтронной звезды, и в 10 раз тусклее, чем любой известный белый карлик, но мы не увидели ничего, – рассказывает Барт Данлап, аспирант университета Северной Каролины в Чапел Хилл и один из членов команды. – Если там и есть белый карлик, а он точно есть, то он экстремально холодный".

Исследователи подсчитали, что белый карлик имеет температуру не более 2700 градусов по Цельсию. Наше Солнце в центре в 5000 раз горячее. Астрономы считают, что такая холодная колапсировавшая звезда может состоять из кристаллизованного углерода, мало отличающегося от алмаза. Были определены и другие звезды такого типа, и теоретически они не редки, просто с такой яркостью их очень сложно обнаружить. Лишь случай нахождения белого карлика в двойной системе с нейтронной звездой позволил команде ученых обнаружить такую звезду.

Результаты были опубликованы в Astrophysical Journal.


(источник) (источник)