Kecil Tetapi Hebat Ahli Astronomi Menemui Kerdil Putih Terkecil Tetapi Paling Besar Yang Pernah Dilihat
Ahli astronomi telah menjumpai bintang mati yang kecil tetapi kuat, kerdil putih yang terkecil dan paling besar yang pernah dilihat . Ia juga berputar dengan cepat, mengemas medan magnet yang berkubang, dan akhirnya akan runtuh menjadi bintang neutron yang lebih kecil dan lebih padat.
Serius, perkara kecil yang pelik ini mempunyai semuanya.
Kerdil putih adalah apa yang tersisa setelah bintang seperti Matahari mati . Saat ini Matahari dengan senang hati menyatukan hidrogen ke dalam helium di dalam intinya, memberikannya tenaga yang kita terima serta tekanan yang diperlukannya untuk menyokong octillion atau lebih banyak tan bahan di lapisan luarnya menekan inti.
Apabila bahan bakar hidrogen habis, siri peristiwa yang rumit berlaku. Beberapa langkah di sepanjang jalan adalah bahawa inti helium sekarang mula menyatu menjadi karbon dan oksigen, sementara lapisan luar membengkak dan mula menghembus angin zarah yang padat. Akhirnya intinya terkena ruang. Panas dan sangat padat, kami memanggil objek ini sebagai kerdil putih . Setelah terbentuk, ia biasanya duduk di ruang angkasa, perlahan-lahan menyejuk dengan masa.
Gambar Hubble salah satu bintang binari terdekat dengan Matahari: Sirius A (tengah) dan pendamping kerdil putihnya B (di kiri bawah); Kira-kira 10,000 kali lebih cerah. Kredit: NASA, ESA, H. Bond (STScI), dan M. Barstow (University of Leicester
Kerdil putih khas kira-kira separuh jisim Matahari, tetapi perkara itu dimampatkan oleh gravitinya sendiri menjadi bola yang ketat hanya seukuran Bumi. Ia padat. Begitu padat sehingga mekanik kuantum menaikkan kepalanya yang pelik: Ini ditahan oleh apa yang disebut tekanan degenerasi elektron , keadaan perkara yang pelik di mana elektron saling tolak dengan semangat yang luar biasa, jauh lebih kuat daripada jenis perkara seperti 'cas menangkis' biasa. Tekanan inilah yang menahan kerdil putih terhadap graviti yang sangat kuat.
Tetapi ia juga bermaksud bahawa jika anda menambah jisim pada kerdil putih, ia akan mendapat lebih kecil . Biasanya apabila anda menambah jisim pada sesuatu (kira dua bola tanah liat yang anda buat bersama-sama) ia menjadi lebih besar. Tetapi dengan tekanan degenerasi sebaliknya berlaku.
Dan itu membawa kita ke kerdil putih ZTF J190132.9 + 145808.7.
Sekumpulan ahli astronomi menjumpainya dalam tinjauan ke langit yang diambil menggunakan Zwicky Transient Facility (oleh itu ZTF dalam namanya), yang mencari objek yang bergerak atau mengubah kecerahan. Bintang itu tidak biasa: Ia mempunyai warna yang ganjil untuk kerdil putih, terutama yang dikaitkan dengan kerdil putih dengan jisim yang sangat tinggi.
Mereka menindaklanjuti dengan pemerhatian ZTF J190132.9 + 145808.7 (sebut saja J1901 untuk pendek) di teleskop 5 meter di Observatorium Palomar dan mendapati kerdil putih berubah-ubah, mengubah kecerahannya dengan cepat. Dan maksud saya dengan cepat: Ia lebih cerah dan lebih malap pada skala waktu 6.94 minit. Ya, beberapa minit. Ini menunjukkan kelajuan putarannya, yang dengan sendirinya mengejutkan: Objek beribu-ribu kilometer melintasi dalam masa kurang dari 7 minit!
Pemerhatian Gaia menunjukkan jarak 134 tahun cahaya dari Bumi, yang cukup dekat, dan juga bahawa ia bersinar panas sekitar 46,000 ° C - lapan kali lebih panas daripada Matahari. Dengan semua ukuran ini di tangan, para astronom kemudian dapat mengetahui ukuran J1901, dan di sinilah keadaan menjadi sangat pelik: Ini sangat kecil, selebar kurang dari 4.300 kilometer, kerdil putih terkecil yang pernah dilihat.
Karya seni menunjukkan kerdil putih ZTF J190132.9 + 145808.7, yang terkecil yang pernah dijumpai, dibandingkan dengan skala Bulan. Kredit: Giuseppe Parisi
Itu sepertiga dari ukuran Bumi, hanya sedikit lebih besar daripada Bulan! Kecil, walaupun untuk kerdil putih. Terutama sekali untuk satu. Ingat, lebih banyak jisim bermaksud bintang yang lebih kecil, jadi yang satu ini mesti besar. Sebenarnya, mereka mengira kira-kira 1.35 kali jisim Matahari.
Dan di sinilah ini menjadi luar biasa. Itu menjadikannya kerdil putih paling besar yang dikenali, dan sebenarnya kerdil putih paling besar boleh jadi .
Sekiranya kerdil putih mencapai sekitar 1.44 kali jisim Matahari, tekanan degenerasi elektron tidak dapat menahannya. Ia runtuh di bawah graviti sendiri. Pada ketika itu ia menjadi bintang neutron yang lebih padat dan menakutkan , atau meletup: Meletup, merobek dirinya sendiri, mencipta supernova.
J1901 adalah yang paling dekat dengan had tersebut.
Pasukan berpendapat bahawa J1901 bermula sebagai dua bintang seperti Matahari dalam orbit binari di antara satu sama lain. Akhirnya mereka berdua menjadi raksasa merah, mati, dan meninggalkan mayat kerdil putih, masing-masing dengan 2/3rd massa Matahari. Selama berbilion tahun mereka berputar dan bergabung (kemungkinan kurang dari 100 juta tahun yang lalu, memandangkan suhu tinggi), membentuk kerdil putih ultra-besar tetapi kurang dari letupan ini.
Itu juga menjelaskan beberapa sifat lain. Putaran cepat masuk akal kerana dua objek yang berpusing lebih dekat mempunyai momentum sudut yang banyak, yang bermaksud objek akhir yang digabungkan harus berputar dengan cepat - kebanyakan kerdil putih mempunyai masa berputar berjam-jam, jadi yang satu ini cukup cepat.
Juga, mereka mengukur medan magnet yang sengit untuk J1901, kira-kira satu bilion kali kekuatan medan magnet Bumi. Model teoritis menunjukkan bahawa dua kerdil putih yang bergabung dapat menghasilkan daya tarikan yang luar biasa, sehingga sesuai juga.
Mereka mencatat dalam makalah mereka bahawa seiring bertambahnya bintang, serangkaian tindak balas nuklear pada intinya dapat menghasilkan isotop elektron yang menyerap natrium dan magnesium. Masalahnya, elektron tersebut diperlukan untuk menyokong bintang. Sekiranya elektron diserap, bintang akan menyusut lebih banyak. Sekiranya ia menyusut terlalu banyak, maka tekanan itu akan cukup untuk runtuh, menjadi bintang neutron pula.
Mungkin juga meletup, bergantung pada sifat tertentu yang sukar dijelaskan. Pada jaraknya sekarang yang tidak baik - supernova sangat bertenaga - tetapi berita baiknya walaupun ini berlaku (dan mungkin tidak mungkin) ia tidak akan berlaku selama berbilion tahun, dan sementara itu gerakan J1901 di sekitar galaksi akan bawa jauh dari kami.
Penemuan ini penting kerana banyak sebab. 95% dari semua bintang akhirnya menjadi kerdil putih, dan separuh daripadanya berada dalam sistem binari, jadi kita harus melihat banyak kerdil putih serupa dengan J1901. Kedekatannya dengan kami mengisyaratkan juga; jika ia jarang berlaku, anda menjangkakan jarak yang terdekat adalah berpuluh-puluh ribu tahun cahaya di seberang galaksi, bukan di sebelah 134 tahun cahaya. Oleh itu, ini adalah contoh yang baik dari apa yang mesti menjadi objek umum tetapi sangat sedikit yang telah dikaji dengan teliti. Beberapa orang kerdil putih kecil dan besar diketahui, tetapi J910 adalah pemegang rak untuk ukuran.
Juga, kerdil putih binari dapat menghasilkan supernova, dan mereka juga memberitahu kita banyak tentang tingkah laku Alam Semesta secara keseluruhan, jadi itu keren.
Kira-kira 400,000 kerdil putih di galaksi kita telah dikatalogkan, tetapi seharusnya ada berbilion lebih banyak lagi. Yang pelik tidak dapat dielakkan dalam ukuran sampel yang besar. Apa yang mengejutkan lain yang belum ditemui? Dan apa yang akan kita pelajari mengenai kosmos pelik ini yang kita tinggali ketika mereka dijumpai?
