Группа исследователей из Университета Уорика, изучив данные ультрафиолетовых наблюдений космического телескопа Hubble, пришла к выводу, что белый карлик, расположенный относительно близко к Земле, может быть результатом мощного космического столкновения — слияния двух звезд в одну.
Анализируя атмосферу этого белого карлика, ученые обнаружили следы углерода, что крайне редко встречается у подобных звездных остатков. Это открытие позволило предположить, что объект образовался в результате редкого процесса, указывающего на необычное происхождение.
Белые карлики обычно имеют массу около половины солнечной и формируются, когда звезды исчерпывают свое ядерное топливо и коллапсируют. В большинстве случаев они состоят из углеродно-кислородного ядра, окруженного слоями гелия и водорода. Однако некоторые белые карлики отличаются от этой нормы — они обладают сверхвысокой массой и нетипичной структурой.
Объект исследования, белый карлик WD 0525+526, как раз относится к таким аномалиям: его масса на 20% превышает солнечную, что делает его «сверхмассивным» по меркам белых карликов. До сих пор механизм образования подобных объектов оставался загадкой. Хотя одной из возможных причин мог быть коллапс особенно массивной звезды, данные Hubble указали на иной сценарий.
С помощью ультрафиолетовой спектроскопии ученые обнаружили, что углерод из ядра карлика смешивается с богатой водородом атмосферой, что исключает теорию о его одиночном происхождении.
«В оптическом диапазоне WD 0525+526 выглядит как массивный, но в целом обычный белый карлик», — пояснила ведущий автор исследования доктор Снехалата Саху, научный сотрудник Университета Уорика. «Однако ультрафиолетовые наблюдения Hubble позволили обнаружить слабые следы углерода, которые не видны оптическим телескопам».
Присутствие углерода в атмосфере указывает на то, что этот белый карлик, скорее всего, является остатком слияния двух звезд. «Это также говорит о том, что подобных объектов может быть гораздо больше, но они маскируются под обычные белые карлики с водородной атмосферой», — добавила Саху. «Обнаружить их можно только с помощью ультрафиолетовых наблюдений». В типичных белых карликах толстые слои водорода и гелия препятствуют выходу углерода на поверхность. Однако в данном случае присутствие углерода означает, что внешние слои были почти полностью уничтожены во время звездного столкновения, что привело к смешению слоев.
«Мы установили, что слои водорода и гелия здесь в десять миллиардов раз тоньше, чем у обычных белых карликов», — отметил соавтор исследования Антуан Бедар, сотрудник Университета Уорика. «Мы предполагаем, что эти слои были сорваны в процессе слияния, и теперь углерод может выходить на поверхность».
При этом WD 0525+526 отличается крайне низким содержанием углерода — в 100 000 раз меньше, чем у других известных остатков слияния. Кроме того, его температура почти в четыре раза выше солнечной, что указывает на раннюю стадию эволюции после столкновения.
Еще более загадочным оказалось поведение углерода. Обычно в старых и холодных белых карликах он может подниматься к поверхности за счет конвекции, но WD 0525+526 слишком горяч для этого механизма. Ученые обнаружили признаки ранее не наблюдаемого процесса — полуконвекции, которая могла способствовать выходу углерода.
«Обнаружение четких следов слияния у отдельных белых карликов — редкое явление», — отметил соавтор работы профессор Борис Гэнсике. «Но ультрафиолетовая спектроскопия позволяет выявлять эти признаки на ранних этапах, когда углерод еще невидим в оптическом диапазоне».
Поскольку земная атмосфера блокирует ультрафиолетовое излучение, такие наблюдения возможны только из космоса, и пока только Hubble способен выполнять эту задачу. Изучение WD 0525+526 дает уникальную возможность заглянуть в ранние этапы эволюции звездных остатков после слияния.
«Hubble уже 35 лет на орбите, и хотя он продолжает работать, крайне важно начать планирование создания нового космического телескопа, который в будущем сможет его заменить», — заключил Гэнсике.