限界に存在する白色矮星

質量的に白色矮星の限界に近い質量の白色矮星。さらに、白色矮星同士が合体して圧力が上がって原子核が電子を取り込むと中性子星の出来上がり。以下、機械翻訳。
端に住む白色矮星
2021年6月30日に投稿
この図は、地球の月よりもやや大きい、新しく発見された小さな白色矮星を強調しています。サイズ比較のために、2つのボディを並べて表示します。熱くて若い白色矮星は、知られている中で最も重い白色矮星であり、私たちの太陽の1.35倍の重さがあります。
クレジット：Giuseppe Parisi
天文学者は、崩壊する可能性があるほど巨大な白色矮星を特定しました
Maunakeaとハレアカラは、ハワイでは「私は-天文学者は今まで見最小で最も大質量な白色矮星を発見しました。質量の小さい白色矮星が2つ合体したときに形成されたくすぶっている燃えがらは重く、「太陽よりも大きい質量を月と同じくらいの大きさの物体に詰め込んでいます」と、シャーマンフェア​​チャイルド博士研究員のIlariaCaiazzoは述べています。カリフォルニア工科大学の理論天体物理学と、ジャーナルNatureの7月1日号に掲載された新しい研究の筆頭著者。「直感に反しているように見えるかもしれませんが、小さな白色矮星はたまたまもっと重いです。これは、白色矮星が通常の星を自分の自己重力に逆らって維持する核燃焼を欠いており、代わりにそれらのサイズが量子力学によって規制されているという事実によるものです。」
この発見は、カリフォルニア工科大学のパロマー天文台で運営されている掃天観測施設（ZTF）によって行われました。2つのハワイ望遠鏡–ハワイ島マウナケアのWMケック天文台とマウイ島ハレアカラのハワイ大学パンスターズ研究所（パノラマサーベイ望遠鏡と高速応答システム）–は、200インチのヘイル望遠鏡とともに死んだ星の特徴を明らかにするのに役立ちましたパロマー、ヨーロッパのガイア宇宙天文台、およびNASAのニールゲーレルスウィフト天文台で。
色矮星は、かつて私たちの太陽の約8倍以上の質量であった、崩壊した星の残骸です。たとえば、私たちの太陽は、約50億年で最初に赤色巨星に膨らんだ後、最終的にはその外層から剥がれ落ち、コンパクトな白色矮星に縮小します。すべての星の約97パーセントが白色矮星になります。
私たちの太陽は恒星のパートナーなしで宇宙に一人でいますが、多くの星はペアでお互いの周りを周回しています。星は一緒に古くなり、両方とも8個未満の太陽質量である場合、両方とも白色矮星に進化します。
新しい発見は、このフェーズの後に何が起こり得るかの例を提供します。互いに渦巻く白色矮星のペアは、重力波の形でエネルギーを失い、最終的に融合します。死んだ星が十分に大きい場合、それらはいわゆるIa型超新星で爆発します。しかし、それらが特定の質量しきい値を下回っている場合、それらは一緒になって、どちらの前駆星よりも重い新しい白色矮星になります。この融合のプロセスは、その星の磁場を高め、先祖のそれと比較してその回転を加速します。
天文学者は、ZTF J1901 + 1458という名前の新しく発見された小さな白色矮星が、後者の進化の道をたどったと言います。その祖先は合併して、私たちの太陽の1.35倍の質量の白色矮星を生み出しました。白色矮星は、太陽の約10億倍の強さの極端な磁場を持っており、7分ごとに1回転の熱狂的なペースでその軸を中心に回転します（EPIC 228939929と呼ばれる既知の最もジッピーな白色矮星は5.3分ごとに回転します）。
「爆発するほど大きくないこの非常に興味深い物体を捕まえました」とカイアッツォは言います。「私たちは、白色矮星がどれほど巨大になる可能性があるかを真に調査しています。」
さらに、カイアッツォと彼女の共同研究者たちは、融合した白色矮星は、中性子が豊富な死んだ星、または中性子星に進化するのに十分な大きさである可能性があると考えています。
「これは非常に推測的ですが、白色矮星がさらに崩壊して中性子星になる可能性があります」とカイアッツォは言います。「それは非常に重くて密度が高いので、その核の中で、電子は原子核の陽子によって捕獲されて中性子を形成しています。電子からの圧力が重力に逆らって押し、星を無傷に保つので、十分な数の電子が取り除かれるとコアが崩壊します。」
この中性子星形成仮説が正しければ、他の中性子星のかなりの部分がこのように形作られることを意味するかもしれません。新しく発見された天体が近接している（約130光年離れている）こととその若い年齢（約1億年以下）は、同様の天体が私たちの銀河でより一般的に発生する可能性があることを示しています。

磁気的で高速
白色矮星は、ZTFによってキャプチャされた全天画像を検索した後、カイアッツォの同僚であるカリフォルニア工科大学のポスドク研究員であるケビンバージによって最初に発見されました。この特定の白色矮星は、ガイアからのデータと組み合わせて分析されたとき、非常に大きく、急速に回転していることで際立っていました。
「これまで、この種の規模で短期間の天文現象を体系的に調査することはできませんでした。これらの努力の結果は驚くべきものです」と、2019年にチームを率いて7分ごとに互いに飛び交う白色矮星のペアを発見したBurdgeは言います。
次に、チームはケック天文台の低解像度イメージング分光計（LRIS）を使用して星のスペクトルを分析しました。そのとき、カイアッツォは非常に強力な磁場の兆候に見舞われ、彼女と彼女のチームが「非常に特別な、彼女が言うように」。磁場の強さと物体の7分間の回転速度は、2つの小さな白色矮星が1つに合体した結果であることを示していました。
紫外線を観測するSwiftのデータは、白色矮星のサイズと質量を特定するのに役立ちました。直径4,272kmのZTFJ1901 + 1458は、既知の最小の白色矮星の称号を確保し、それぞれ直径が約4,960kmの以前の記録保持者であるREJ0317-853とWD1832 +089を排除します。


白色矮星ZTFJ1901 + 1458の直径は約4,272kmで、月の直径は3,478kmです。白色矮星は、この芸術的な表現で月の上に描かれています。実際には、白色矮星は130光年離れたわし座の星座にあります。クレジット：Giuseppe Parisi
将来的には、カイアッツォはZTFを使用して、このような白色矮星をさらに見つけ、一般に、個体群全体を研究することを望んでいます。「銀河における白色矮星の合併率など、取り組むべき質問はたくさんあります。Ia型超新星の数を説明するだけで十分ですか？これらの強力なイベントで磁場はどのように生成されますか、そしてなぜ白色矮星の間で磁場の強さにそのような多様性があるのですか？合併から生まれた白色矮星の大集団を見つけることは、これらすべての質問やその他の質問に答えるのに役立ちます。」
「月と同じくらい小さい、高度に磁化され、急速に回転する白色矮星」というタイトルの研究は、ローズヒルズ財団、アルフレッドP.スローン財団、NASA、ハイシング-サイモンズ財団、リックのAFモリソンフェローシップによって資金提供されました。天文台、NSF、およびカナダ自然科学工学研究評議会。

LRISについて
低解像度イメージング分光計（LRIS）は、カリフォルニア工科大学でBevOke教授とJudyCohen教授が率いるチームによって構築され、1993年に委託された、非常に用途が広く超高感度の可視波長イメージャーおよび分光器です。その機能をさらに強化するために、2つの主要なアップグレードが見られました。より短い波長の光に最適化された2番目の青いアームの追加と、最も長い（赤）波長ではるかに感度の高い検出器の設置です。各アームは、カバーする波長に合わせて最適化されています。この広範囲の波長範囲と機器の高感度を組み合わせることで、彗星（スペクトルの紫外線部分に興味深い特徴がある）から、星形成からの青色光、非常に遠い赤色光まで、あらゆるものの研究が可能になります。オブジェクト。LRISはまた、最大50個の天体のスペクトルを同時に記録します。これは、宇宙の最も遠い範囲で最も早い時期にある銀河団の研究に特に役立ちます。LRISは、2011年にノーベル物理学賞を受賞した天文学者が、宇宙の拡大が加速していることを確認するために、遠方の超新星を観測するために使用されました。

WMケック天文台について
WMケック天文台望遠鏡は、地球上で最も科学的に生産性の高い望遠鏡の1つです。ハワイ島のマウナケア山頂にある2つの10メートル光学/赤外線望遠鏡は、イメージャ、マルチオブジェクト分光器、高解像度分光器、積分場分光計、世界をリードするレーザーガイド星補償光学システムなどの一連の高度な機器を備えています。 。ここに示されているデータの一部は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および米国航空宇宙局の間の科学的パートナーシップとして運営されている民間の501（c）3非営利団体であるKeckObservatoryで取得されました。天文台は、WMケック財団の寛大な財政的支援によって可能になりました。著者は、マウナケア山頂がハワイ先住民コミュニティ内で常に持っていた非常に重要な文化的役割と畏敬の念を認識し、認めたいと考えています。この山からの観察をする機会があったことは、私たちにとって最も幸運なことです。