Астрономы только что нашли самую маленькую, но самую тяжелую звезду во Вселенной

Мертвая звезда размером с Луну — самая маленькая в своем роде, которую мы когда-либо видели.

Это белый карлик, сверхплотное коллапсированное ядро ​​звезды в диапазоне масс Солнца, но его диаметр составляет всего 4280 километров. Это также самый массивный белый карлик, который мы когда-либо видели, его масса примерно в 1,35 раза больше массы Солнца.

Просто найдите секунду, чтобы осознать это — чуть больше массы нашего Солнца, упакованного в сферу, лишь немного превышающую размер нашей Луны. Довольно удивительно, не правда ли?

А белый карлик ZTF J1901 + 1458, расположенный примерно в 130 световых годах от нас, действительно невероятен. Его плотность и масса ставят его прямо на границу предела Чандрасекара — максимальной массы, которую может иметь белый карлик, прежде чем он станет настолько нестабильным, что взорвется впечатляющей сверхновой.

«Мы поймали этот очень интересный объект, который не был достаточно массивным, чтобы взорваться», — сказала астрофизик-теоретик Илария Каяццо из Калифорнийского технологического института.

Белые карлики — самый маленький класс мертвых звезд в континууме мертвых звезд. Они возникли из коллапсирующих ядер звезд, масса которых в восемь раз превышает массу Солнца; когда эти звезды заканчивают свою жизнь на главной последовательности (ядерный синтез), они сдувают свой внешний материал, а оставшееся ядро, больше не поддерживаемое внешним давлением термоядерного синтеза, коллапсирует в сверхплотный объект.

Вплоть до предела Чандрасекара, около 1,4 солнечной массы, то, что называется давлением вырождения электронов, удерживает белый карлик от дальнейшего коллапса под действием собственной гравитации. При определенном уровне давления электроны отделяются от своих атомных ядер — и, поскольку идентичные электроны не могут занимать одно и то же пространство, эти электроны обеспечивают внешнее давление, которое не дает звезде коллапсировать.

Однако множество белых карликов существует в двойных системах. Это означает, что они заперты в орбитальном танце с другой звездой. Если две звезды расположены достаточно близко, белый карлик будет откачивать материал из своего двойного компаньона, процесс, который может опрокинуть мертвую звезду за предел Чандрасекара, часто вызывая взрыв сверхновой типа Ia.

ZTF J1901 + 1458 кажется частным случаем.

Согласно анализу команды, белый карлик является продуктом слияния двух меньших белых карликов; вместе они были недостаточно массивны, чтобы достичь предела Чандрасекара и создать сверхновую типа Ia.

Ему всего около 100 миллионов лет, с безумным магнитным полем для белого карлика, примерно в миллиард раз более мощным, чем Солнечное. Он также экстремально вращается, делая оборот вокруг своей оси каждые семь минут. Это не самое быстрое вращение белых карликов, но оно есть. Эти характеристики указывают на слияние в прошлом.

Нейтронные звезды — даже более плотные, чем белые карлики, и поддерживаемые давлением нейтронного вырождения — образуются, когда звезда, масса которой в 8–30 раз превышает массу Солнца, достигает конца своей жизни. Как только она сдувает свой внешний материал, ядро ​​звезды коллапсирует в нейтронную звезду.

ZTF J1901 + 1458, если анализ группы верен, предлагает другой путь формирования для примеров этих экстремальных объектов с меньшей массой.

Это, в свою очередь, может означать, что ZTF J1901 + 1458 и другие подобные звезды могут многое рассказать нам о типах двойных белых карликов, которые превращаются в нейтронные звезды. Команда надеется их найти.

«Есть так много вопросов, которые нужно решить, например, какова скорость слияния белых карликов в галактике, и достаточно ли этого, чтобы объяснить количество сверхновых типа Ia? Как генерируется магнитное поле и почему есть ли такое разнообразие напряженности магнитного поля среди белых карликов?» — сказал Каяццо.

«Обнаружение большой популяции белых карликов, появившихся в результате слияний, поможет нам ответить на все эти и многие другие вопросы».

Исследование опубликовано в журнале Nature.