Внутренний состав белого карлика показан в первый раз

Астрономы исследовали внутреннюю жизнь мертвой звезды. Крошечные изменения яркости белого карлика показывают, что у звездного тела больше кислорода, чем ожидалось, сообщают исследователи 8 января в Nature. Находка может оспаривать теории того, как звезды живут и умирают, и может иметь последствия для измерения расширения Вселенной.

По мере того, как звезда стареет, она отдает большую часть своего газа в космос до тех пор, пока все остальное не станет плотным ядром углерода и кислорода. Это ядро, плюс тонкий слой гелия, называется белым карликом.

Но доля этих элементов по отношению друг к другу была неопределенной. «Из теории мы имеем общее представление о том, как это должно быть, но мы не можем измерить ее напрямую», — говорит астрофизик Ноэми Гиоммиле, работающий в Институте исследований астрофизики и планетологии в Тулузе, Франция.

К счастью, некоторые белые карлики кодируют свою внутреннюю природу на их поверхности. Эти звезды меняют свою яркость в ответ на внутренние вибрации. Астрофизики могут вывести внутреннюю структуру звезды из вибраций, подобно тому, как геологи узнают о внутреннем мире Земли, измеряя сейсмические волны во время землетрясения.

Ноэми Гиоммиле и его коллеги использовали данные из космического телескопа NASA Kepler, который наблюдает звезды, чтобы отслеживать периодические изменения их яркости. Главной целью Кеплера было найти экзопланеты, миры, вращающиеся у других звездных систем. Но он также исследовал белый карлик KIC 08626021, расположенный на расстоянии 1375 световых лет от нас в созвездия Лебедя, в течение 23 месяцев. Наблюдения предоставили данные с высокой точностью, чем когда-либо, о крошечных изменениях яркости белого карлика и, косвенно, о его вибрациях.

Затем, Ноэми Гиоммиле позаимствовал технологию компьютерного моделирования из своей прежней жизни в качестве авиационного инженера, чтобы выяснить, как изменения вибраций связаны с составом ядра. Команда управляла миллионами симуляций, ища те, которые воспроизводили точные изменения света, которые наблюдал Кеплер. Один симулятор идеально подходит к данным, показывая, что белый карлик имеет ожидаемое углеродное и кислородное ядро ​​с тонкой оболочкой гелия.

Но детали были удивительными. Ядро составляло около 86 процентов кислорода, на 15 процентов больше, чем то, на что физики ранее рассчитывали. Это говорит о том, что что-то в процессах, которые превращают гелий в углерод и кислород или элементы смешения в сердце звезды в течение его активного срока службы, должно увеличить количество кислорода.

Говорят, что у четырех других белых карликов наблюдается аналогичная тенденция, говорит соавтор книги Гилл Фонтен, астрофизик из Монреальского университета. «Мы, безусловно, продолжим и проанализируем еще много информации». Если другие белые карлики окажутся похожими, результаты отправят теоретикам, которые изучают эволюцию звезд на чертежной доске, говорит он.

Белые карлики также считаются предшественниками сверхновых. Считалось, что эти катастрофические звездные взрывы имеют одинаковую внутреннюю яркость, что означает, что они выглядели ярче или тусклее, в зависимости от их расстояния от Земли. Измерение их фактических расстояний привело к открытию, что Вселенная расширяется с ускоряющейся скоростью, которую физики объясняют, ссылаясь на таинственное вещество, называемое темной энергией.

Более поздние наблюдения показывают, что эти так называемые стандартные свечи могут быть не столь стандартными. Если белые карлики, имеют различное содержание кислорода, это может помочь объяснить некоторые различия в них, говорит Фонтейн.

Учет этой разницы может когда-нибудь помочь выявить детали того, из чего состоит темная энергия, говорит астрофизик Алексей Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли. Но до этих космологических выводов пока еще очень далеко.