Астрометрическое микролинзирование подтвердило текущую модель атмосферы белых карликов

Астрономы подтвердили правильность текущей модели атмосферы белых карликов с углеродно-кислородным ядром и теории эволюции белых карликов. В этом им помогло астрометрическое микролинзирование изолированным близким белым карликом LAWD 37 фоновой звезды, благодаря чему ученые определили параметры карлика. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Белые карлики с углеродно-кислородным ядром являются заключительной стадией эволюции для подавляющего большинства звезд массой менее 8 масс Солнца. Считается, что они состоят из вырожденного ядра, окруженного тонкой оболочкой из невырожденного водорода и гелия. В первом приближении в белом карлике внутренняя сила гравитации уравновешивается внешним давлением вырожденного электронного газа, в результате чего радиус белого карлика обратно пропорционален кубическому корню из его массы. Соотношение масса—радиус для белых карликов рассчитывается на основе моделей охлаждения карликов с течением времени, а также моделей их внутренней структуры, а результаты расчетов важны для астрофизики, так как позволяют определять массы белых карликов на основе фотометрических или спектроскопических данных наблюдений. Кроме того, остывающие белые карлики используются для датирования звездного населения в шаровых скоплениях.

Группа астрономов во главе с Питером МакГиллом (Peter McGill) из Кембриджского университета опубликовала результаты первой полуэмпирической проверки соотношения масса—радиус для белых карликов при помощи астрометрического гравитационного микролинзирования на одиночном белом карлике. Подобное явление, предсказанное Общей теорией относительности Эйнштейна, представляет собой небольшое смещение видимого положения фонового источника излучения (в данном случае звезды) во время прохождения перед ним объекта-линзы (в данном случае — белого карлика). В работе ученые использовали астрометрические данные, полученные космическими телескопами Gaia и «Хаббл».

Исследователи анализировали предсказанное в 2018 году событие микролинзирования, произошедшее 11 ноября 2019 года, когда близкий к Солнцу (15 световых лет) яркий, одиночный белый карлик LAWD 37 прошел перед фоновой звездой, в результате чего сдвиг ее положения составил 2,8 миллисекунды дуги. Ученые рассчитали, что масса карлика составляет 0,56±0,08 масс Солнца при радиусе 0,0127±0,0003 радиуса Солнца. 

Сравнив эти значения со значениями, выводимыми из моделей охлаждающихся белых карликов с углеродно-кислородным ядром, они не нашли противоречий, кроме того, масса карлика согласуется с отсутствием или наличием следовых количеств водорода в атмосфере карлика, что ожидается для объектов с богатой гелием атмосферой, таких как LAWD 37. Таким образом, результаты работы говорят в поддержку текущей модели атмосфер белых карликов с углеродно-кислородным ядром и теории эволюции белых карликов.

Ранее мы рассказывали о том, как микролинзирование указало на кандидата в экзопланеты у белого карлика.

Александр Войтюк