Неон обвинили в аномальном остывании белых карликов

Астрофизики предложили модель, которая позволит объяснить задержку в остывании части массивных белых карликов и формирование отдельной группы из этих светил. Согласно предложенной идее, за это отвечает оседание неона в ядрах звездных остатков — оно приводит к дополнительному энерговыделению, пишут авторы в препринте на сайте arXiv.org.
Белые карлики — это конечная стадия эволюции маломассивных звезд, во вселенной которых большинство. После исчерпания доступного термоядерного топлива эти светила сходят с главной последовательности и сбрасывают внешние слои, оставляя горячее и пассивно остывающее ядро. Обычно получившийся карлик состоит практически полностью из кислорода и углерода, а от дальнейшего сжатия его удерживает давление вырожденных электронов.
На диаграмме Герцшпрунга – Рассела, показывающей распределение звезд по цвету и яркости, белые карлики группируются в области бело-голубых цветов и малых светимостей. Долгое время считалось, что ветвь белых карликов едина, но результаты обзоров космического телескопа Gaia позволили выделить в ней определенную структуру. Сегодня, таким образом, выделяет три ветви — A, B и Q — которые называются по типам преимущественно входящих в них белых карликов DA (с атмосферными линиями водорода в спектре), DB (с линиями гелия) и DQ (с линиями углерода), соответственно. Природа первых двух ветвей в целом ясна — это белые карлики стандартных масс (около 60 процентов солнечной) с несколько разным составом атмосфер.
А вот ветвь Q вызывает вопросы. В первую очередь это связано с тем, что она не похожа ни на какие теоретические эволюционные траектории: из-за этого ее невозможно объяснить сгущением звезд с определенными параметрами на диаграмме. Также объекты из этой группы, как правило, очень массивны (тяжелее Солнца), а также у них наблюдаются необычно высокие скорости, которые свойственны старым телам, испытавшим взаимодействия. Однако положение этих звезд на диаграмме не говорит об их большом возрасте, что стало причиной гипотезы, согласно которой ветвь Q состоит из белых карликов с задержкой в остывании.
Астрофизики из США и Японии при участии Сычао Чэна (Sihao Cheng) из Университета Джонса Хопкинса провели статистическое моделирование эволюции белых карликов при различных параметрах. В модели учитывается не только пассивная эволюция звезд, но и их парные слияния, которые могут приводить к несоответствию реального и кажущегося возраста, а также скорость и возраст объектов. Затем программа пытается найти набор параметров, который позволяет добиться наиболее точного соответствия между результатами вычислений и наблюдениями 1066 массивных белых карликов из второго каталога Gaia.
Авторы заключили, что данные хорошо удается объяснить моделью, в которой шесть процентов массивных белых карликов испытывают задержку в остывании на 8 миллиардов лет. Столь длительное запаздывание приводит к накоплению звезд на определенных этапах эволюционных треков, что мы можем наблюдать в виде ветви Q, которая наполовину состоит из таких задержавшихся светил.
Всем перечисленным параметрам удовлетворяет предложенное ранее оседание неона-22 в ядрах белых карликов. Высокая сила притяжения этих компактных звезд приводит к выделению заметной энергии при гравитационной дифференциации изотопов. Дополнительные вычисления показывают, что ожидаемые параметры белых карликов, у которых данный процесс будет наиболее интенсивен, совпадает и по форме соответствует ветви Q.
Ранее телескоп Gaia нашел первый «грязный» белый карлик, в атмосфере которого наблюдается много металлов. Также ученые теоретически описали способ заметить гелиевые вспышки звезд, которые считались ненаблюдаемыми. Российские астрономы впервые увидели сжатие молодого белого карлика.