Hubble opdager brintbrændende hvide dværge, der nyder langsom aldring

Den fremherskende opfattelse af hvide dværge som inerte, langsomt afkølende stjerner er blevet udfordret af observationer fra NASA/ESA Hubble Space Telescope. En international gruppe af astronomer har opdaget det første bevis på, at hvide dværge kan bremse deres aldring ved at brænde brint på deres overflade.

"Vi har fundet det første observationelle bevis på, at hvide dværge stadig kan gennemgå stabil termonuklear aktivitet, " forklarede Jianxing Chen fra Alma Mater Studiorum Università di Bologna og det italienske nationale institut for astrofysik, der ledede denne forskning. "Dette var noget af en overraskelse, da det er i modstrid med, hvad man almindeligvis tror."

Hvide dværge er de langsomt afkølende stjerner, som har kastet deres ydre lag af i løbet af de sidste stadier af deres liv. De er almindelige objekter i kosmos; omkring 98 % af alle stjerner i universet vil i sidste ende ende som hvide dværge, inklusive vores egen sol. At studere disse afkølingsstadier hjælper astronomer med at forstå ikke kun hvide dværge, men også deres tidligere stadier.

For at undersøge den fysik, der ligger til grund for den hvide dværgs evolution, astronomer sammenlignede kølende hvide dværge i to massive samlinger af stjerner:kuglehobe M3 og M13. Disse to hobe deler mange fysiske egenskaber såsom alder og metallicitet, men populationerne af stjerner, som i sidste ende vil give anledning til hvide dværge, er forskellige. I særdeleshed, stjernernes overordnede farve på et evolutionært stadium kendt som den horisontale gren er blåere i M13, indikerer en population af varmere stjerner. Dette gør M3 og M13 sammen til et perfekt naturligt laboratorium, hvor man kan teste, hvordan forskellige populationer af hvide dværge afkøles.

"Den fremragende kvalitet af vores Hubble-observationer gav os et fuldt overblik over stjernepopulationerne i de to kuglehobe, " fortsatte Chen. "Dette gjorde det muligt for os virkelig at kontrastere, hvordan stjerner udvikler sig i M3 og M13."

Ved at bruge Hubbles Wide Field Camera 3 observerede holdet M3 og M13 ved næsten ultraviolette bølgelængder, giver dem mulighed for at sammenligne mere end 700 hvide dværge i de to klynger. De fandt ud af, at M3 indeholder standard hvide dværge, som simpelthen er afkølende stjernekerner. M13, på den anden side, indeholder to populationer af hvide dværge:standard hvide dværge og dem, der har formået at holde på en ydre kappe af brint, giver dem mulighed for at brænde længere og dermed afkøles langsommere.

Sammenligner deres resultater med computersimuleringer af stjernernes udvikling i M13, forskerne var i stand til at vise, at omkring 70 % af de hvide dværge i M13 brænder brint på deres overflader, sænke hastigheden, hvormed de afkøles.

Denne opdagelse kan få konsekvenser for, hvordan astronomer måler stjernernes alder i Mælkevejen. Udviklingen af ​​hvide dværge er tidligere blevet modelleret som en forudsigelig afkølingsproces. Dette relativt ligefremme forhold mellem alder og temperatur har fået astronomer til at bruge den hvide dværg afkølingshastighed som et naturligt ur til at bestemme stjernehobenes alder, især kugleformede og åbne klynger. Imidlertid, hvide dværge, der brænder brint, kan få disse aldersestimater til at være unøjagtige med så meget som 1 milliard år.

"Vores opdagelse udfordrer definitionen af ​​hvide dværge, da vi overvejer et nyt perspektiv på den måde, hvorpå stjerner bliver gamle, " tilføjede Francesco Ferraro fra Alma Mater Studiorum Università di Bologna og det italienske nationale institut for astrofysik, der koordinerede undersøgelsen. "Vi undersøger nu andre klynger, der ligner M13, for yderligere at begrænse de forhold, der driver stjerner til at opretholde den tynde brintkappe, som tillader dem at ældes langsomt."

Undersøgelsen er publiceret i Natur astronomi .