Para astronom telah menemukan katai putih yang dulunya adalah dua katai putih. Pasangan bintang bergabung menjadi satu sekitar 1,3 miliar tahun yang lalu. Bintang yang dihasilkan, bernama WDJ0551 + 4135, berjarak sekitar 150 tahun cahaya.
Katai putih adalah kondisi akhir bintang seperti Matahari kita. Setelah mereka mengkonsumsi bahan bakar nuklir mereka, mereka mengeluarkan bahan luar mereka. Yang tersisa adalah kumpulan materi yang tak terlukiskan dengan padat, tanpa perpaduan yang terjadi. Luminositasnya berasal dari energi panas yang tersimpan.
"Bintang ini menonjol sebagai sesuatu yang belum pernah kita lihat sebelumnya."
Penulis Utama Mark Hollands, University of Warwick.
Katai putih ini berbeda dari yang lain. Biasanya, atmosfer kurcaci putih tidak mengandung banyak karbon. Tetapi WDJ0551 + 4135 memiliki atmosfer dengan kadar karbon tinggi. Ini juga jauh lebih masif daripada kurcaci putih biasa.
Kedua karakteristik itu menonjol bagi para astronom di belakang sebuah studi baru yang mengumumkan penemuan itu. Peneliti utama dari penelitian ini adalah Dr. Mark Hollands, dari Departemen Fisika di University of Warwick. Studi ini berjudul "Kerdil putih ultra-masif dengan atmosfer hidrogen-karbon campuran sebagai sisa merger yang mungkin." Ini diterbitkan dalam Nature Astronomy edisi 2 Maret.
Sebelum bintang menjadi katai putih, ia melewati fase raksasa merah. Jika raksasa merah tidak memiliki cukup massa untuk memadukan karbon, maka karbon dan oksigen akan terkumpul dalam massa di pusat bintang. Saat bintang itu melepaskan lapisan luar, akhirnya hanya tersisa sisa, katai putih. Sebagian besar katai terutama terdiri dari karbon dan oksigen, meskipun ada jenis lain.
Tetapi biasanya, karbon itu tidak terlihat. Lapisan helium yang tebal biasanya menghalangi itu. Dalam penelitian mereka, tim menggunakan Teleskop William Herschel untuk memeriksa katai putih secara spektroskopi. Itu menunjukkan bahwa atmosfer memiliki kandungan karbon yang luar biasa tinggi, sesuatu yang seharusnya tidak mungkin terjadi.
“Bintang ini menonjol sebagai sesuatu yang belum pernah kita lihat sebelumnya. Anda mungkin berharap melihat lapisan luar hidrogen, kadang-kadang dicampur dengan helium, atau hanya campuran helium dan karbon, ”kata penulis utama Hollands dalam siaran pers. "Anda tidak akan berharap untuk melihat kombinasi hidrogen dan karbon ini pada saat yang sama karena harus ada lapisan helium yang tebal di antara yang melarang itu. Ketika kami melihatnya, itu tidak masuk akal. "
Dalam istilah bintang, kebanyakan katai putih tidak sebesar itu. Mereka biasanya sekitar 0,6 kali lebih besar dari Matahari kita. Tetapi WDJ0551 + 4135 berbeda. Massanya hampir dua kali lipat dari katai putih khas, pada 1,14 massa matahari. Itu masih sangat kompak untuk objek dengan massa sebanyak itu, sama seperti katai putih lainnya. Itu hanya sekitar dua pertiga diameter Bumi.
Kecepatan melalui ruang juga tidak cocok dengan katai putih lainnya. Para astronom menggunakan istilah "standar istirahat lokal" untuk menggambarkan gerakan rata-rata materi di Bima Sakti. Itu antara 202–241 km / s. Tetapi WDJ0551 + 4135 bergerak dengan kecepatan 129? ±? 5? Km??1 relatif terhadap standar lokal istirahat, jauh lebih cepat daripada masalah lainnya.
Karena bintang yang lebih tua melakukan perjalanan lebih cepat daripada yang muda karena mereka berdua mengorbit di Bima Sakti, kurcaci putih ini pasti lebih tua. Faktanya, kecepatannya yang tinggi berarti lebih cepat dari 99% kurcaci putih lainnya di galaksi. Dalam penelitian mereka, penulis mengatakan, “Kami menemukan kecepatan ini berada pada persentil ke-99 dari distribusi kecepatan tiga dimensi (3D) dari katai putih terdekat dengan magnitudo absolut yang serupa. Karena dispersi kecepatan bintang meningkat dengan usia sistem, kinematika cepat WD J0551 + 4135 mungkin menandakan usia sistem jauh lebih tua daripada yang tersirat hanya dari pendingin katai putih. "
Ketiga karakteristik membedakannya dari katai putih lainnya: kecepatan / usia, massa, dan karbon yang terlihat.
"Satu-satunya cara kau bisa menjelaskannya adalah jika itu dibentuk melalui penggabungan dua kurcaci putih."
LEAD AUTHOR MARK HOLLANDS, UNIVERSITAS WARWICK.
"Kami memiliki komposisi yang tidak dapat kami jelaskan melalui evolusi bintang normal, massa dua kali rata-rata untuk kurcaci putih, dan usia kinematik yang lebih tua dari yang disimpulkan dari pendinginan," kata Hollands. "Kami cukup yakin tentang bagaimana satu bintang membentuk satu katai putih dan seharusnya tidak melakukan ini. Satu-satunya cara Anda bisa menjelaskannya adalah jika itu dibentuk melalui penggabungan dua kurcaci putih. "
Kerdil yang bergabung kemungkinan adalah hasil dari evolusi bintang bintang miliaran tahun dalam sistem bintang biner. Salah satu bintang mencapai fase raksasa merahnya sebelum mitranya, dan mengembang, menyelimuti mitranya. Saat bintang pertama menyusut, orbit antara keduanya semakin dekat. Kemudian bintang kedua melewati fase raksasa merahnya, mengembang dan menyelimuti yang lain.
Butuh miliaran tahun, tetapi akhirnya emisi gelombang gravitasi membuat orbitnya semakin menyusut. Akhir sudah terlihat, atau pernikahan mungkin, dan ketika orbit menyusut cukup, bintang-bintang bergabung menjadi satu.
"Tidak ada banyak katai putih sebesar ini, meskipun ada lebih dari yang Anda harapkan untuk melihat yang menyiratkan bahwa beberapa dari mereka mungkin dibentuk oleh merger."
LEAD AUTHOR MARK HOLLANDS, UNIVERSITAS WARWICK.
Para astronom telah meramalkan keberadaan katai putih yang bergabung, tetapi yang satu ini masih melanggar harapan. Mereka meramalkan bahwa merger harus antara dua kurcaci putih dengan ukuran berbeda. Tapi WDJ0551 + 4135 tampaknya merupakan penggabungan antara kurcaci ukuran yang sama.
Ada batas massa atas untuk katai putih, bahkan untuk pasangan yang telah bergabung. Jika objek bintang yang dihasilkan cukup besar, itu akan meledak sebagai supernova pelarian termal. Para ahli astrofisika berpikir batasnya adalah sekitar 1,4 massa matahari, tetapi mereka tidak yakin. Mungkin saja benda bisa meledak sebagai supernova dengan kurang dari 1,4 massa matahari. Pada 1,14 massa matahari, katai putih ini membantu para astrofisikawan memahami batas massa atas.
Para ilmuwan dapat memahami usia kurcaci putih dengan melihat suhunya. Katai putih tidak menghasilkan panas karena tidak ada fusi lagi. Mereka lebih seperti bara daripada bintang, dan dengan memonitor pendinginan bintang, mereka dapat menentukan umurnya. Tetapi ketika dua kurcaci putih bergabung, proses pendinginan dimulai kembali.
Tidak ada cara pasti untuk menentukan usia ini, dan dua kurcaci putih mungkin merupakan kurcaci putih selama miliaran tahun sebelum penggabungan. Namun, para peneliti berpikir bahwa merger itu sendiri terjadi sekitar 1,3 miliar tahun yang lalu.
Para ilmuwan hanya pernah menemukan beberapa katai putih yang digabungkan sebelumnya. Tetapi ini adalah pertama kalinya seseorang diidentifikasi melalui komposisinya.
"Tidak ada banyak katai putih sebesar ini, meskipun ada lebih dari yang Anda harapkan untuk melihat yang menyiratkan bahwa beberapa dari mereka mungkin dibentuk oleh merger," kata Hollands.
"Di masa depan kita mungkin dapat menggunakan teknik yang disebut asteroseismologi untuk mempelajari tentang komposisi inti kurcaci putih dari denyut bintangnya, yang akan menjadi metode independen untuk mengkonfirmasi bintang yang terbentuk dari merger ini."
"Mungkin aspek yang paling menarik dari bintang ini adalah ia pasti gagal meledak sebagai supernova - ledakan raksasa ini sangat penting dalam memetakan struktur Alam Semesta, karena dapat dideteksi dari jarak yang sangat jauh," kata Hollands. “Namun, masih ada banyak ketidakpastian tentang sistem bintang seperti apa yang sampai ke tahap supernova. Kedengarannya aneh, mengukur sifat-sifat supernova yang 'gagal' ini, dan yang kelihatannya mirip di masa depan, memberi tahu kita banyak tentang jalur menuju pemusnahan diri termonuklir. "
Lebih:
- Siaran Pers: Dua bintang bergabung untuk membentuk katai putih besar
- Studi: Kerdil putih ultra-masif dengan atmosfer hidrogen-karbon campuran sebagai sisa merger yang mungkin
- Majalah Luar Angkasa: Bintang Aneh Bisa Menjadi Hasil Penggabungan Dua Kurcaci Putih
