Stea ciudata cu doua fete – una de hidrogen si alta de heliu

A fost descoperita pentru prima data o stea ciudata, cu doua fete, o pitica alba neobisnuita cu o latura de hidrogen si alta de heliu.

Intr-o premiera pentru piticele albe, nucleele arse ale stelelor moarte, astronomii au descoperit ca cel putin un membru al acestei familii cosmice are doua fete. O parte a piticii albe este compusa din hidrogen, in timp ce cealalta este formata din heliu.

„Suprafata piticii albe se schimba complet de la o parte la alta”, spune Ilaria Caiazzo, un cercetator postdoctoral la Caltech, care conduce un nou studiu in revista Nature. „Cand le arat oamenilor observatiile, acestia raman uimiti”.

Piticele albe sunt ramasitele fierbinti ale stelelor care au fost odata ca soarele nostru. Pe masura ce stelele imbatranesc, se umfla in giganti rosii.

In cele din urma, materialul lor exterior pufos este aruncat in aer si miezurile lor se contracta in pitici albe dense si fierbinti. Soarele nostru va evolua intr-o pitica alba in aproximativ 5 miliarde de ani.

O stea ciudata numita Janus

Noua stea pitica alba, supranumita Janus dupa zeul roman cu doua fete, a fost descoperita initial de Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrument care scaneaza cerul in fiecare noapte de la Observatorul Palomar al Caltech, langa San Diego.

Caiazzo a cautat pitici albe foarte magnetizate, cum ar fi obiectul cunoscut sub numele de ZTF J1901+1458, pe care ea si echipa l-au gasit anterior folosind ZTF.

Un obiect candidat s-a remarcat prin schimbarile rapide ale luminozitatii, asa ca Caiazzo a decis sa investigheze in continuare cu instrumentul CHIMERA de la Palomar, precum si cu HiPERCAM de pe Gran Telescopio Canarias din Insulele Canare ale Spaniei. Datele respective au confirmat ca Janus se roteste in jurul axei sale la fiecare 15 minute.

Animatia arata aceasta stea pitica alba cu doua fete supranumita Janus care se roteste in jurul axei sale. Cenusa moarta cu nuanta de albastru a stelei, care a fost candva o stea ca soarele nostru, este compusa in principal din hidrogen pe o parte si heliu pe cealalta (partea cu hidrogen pare mai stralucitoare).

Natura particulara cu doua fete a acestei pitici albe s-ar putea datora interactiunii campurilor magnetice si convectiei sau amestecarii materialelor. Pe partea de heliu, care pare cu bule, convectia a distrus stratul subtire de hidrogen de la suprafata si a adus heliul de dedesubt.

Observatiile ulterioare facute cu Observatorul W. M. Keck de pe varful Maunakea din Hawaii au dezvaluit natura neobisnuita cu doua fete a piticii albe.

Echipa de cercetare a folosit un instrument numit spectrometru pentru a raspandi lumina piticii albe intr-un curcubeu de lungimi de unda care contine amprente chimice.

Datele au dezvaluit prezenta hidrogenului atunci cand o parte a obiectului era in campul vizual (fara semne de heliu) si numai heliu atunci cand cealalta parte a fost vizibila.

Teorii posibile legate de campurile magnetice

Ce ar face ca o stea pitica alba care pluteste singura in spatiu sa aiba fete atat de drastic diferite? Oamenii de stiinta recunosc ca sunt derutati, dar au venit cu cateva teorii posibile.

O idee este ca aceasta stea numita Janus trece printr-o faza rara a evolutiei piticelor albe.

„Nu toate, dar unele pitice albe trec de la a fi dominate de hidrogen la heliu pe suprafata lor”, explica Caiazzo. “S-ar putea sa fi prins in flagrant o astfel de pitica alba”.

Campurile magnetice pot explica aspectul neobisnuit cu doua fete a piticii albe Janus. O parte a suprafetei stelei moarte este compusa in principal din hidrogen, in timp ce cealalta parte este heliu, asa cum se vede in animatia de mai sus.

Campurile magnetice asimetrice (vazute ca linii in bucla) ar fi putut influenta amestecarea materialelor in aceasta stea pitica alba in asa fel incat sa fi cauzat distributia neuniforma a acestora.

Dupa ce se formeaza piticele albe, elementele lor mai grele se scufunda in miezul lor, iar elementele lor mai usoare – hidrogenul fiind cel mai usor dintre toate – plutesc la suprafata.

Dar, in timp, pe masura ce piticele albe se racesc, se crede ca materialele se amesteca intre ele. In unele cazuri, hidrogenul este amestecat in interior si diluat astfel incat heliul sa devina mai raspandit.

Janus poate intruchipa aceasta faza de tranzitie, dar o intrebare presanta este: de ce tranzitia are loc intr-un mod atat de incoerent, cu o parte evoluand inaintea celeilalte? Raspunsul, potrivit echipei stiintifice, s-ar putea afla in campurile magnetice.

„Campurile magnetice din jurul corpurilor cosmice tind sa fie asimetrice sau mai puternice pe o parte”, explica Caiazzo.

„Campurile magnetice pot preveni amestecarea materialelor. Deci, daca un camp magnetic este mai puternic pe o parte, atunci acea parte ar avea mai putina amestecare si, prin urmare, mai mult hidrogen”.

O alta teorie propusa de cercetatori pentru a explica cele doua fete depinde tot de campurile magnetice. Dar in acest scenariu, se crede ca aceste campuri modifica presiunea si densitatea gazelor atmosferice (vezi video).

„Campurile magnetice pot duce la o presiune mai scazuta a gazelor in atmosfera, iar acest lucru poate permite formarea unui „ocean” de hidrogen acolo unde campurile magnetice sunt cele mai puternice”, spune coautorul James Fuller, profesor de astrofizica teoretica la Caltech.

„Nu stim care dintre aceste teorii sunt corecte, dar nu ne putem gandi la nicio alta modalitate de a explica laturile asimetrice fara campuri magnetice”.

O stea unicat sau una dintre multe alte pitice albe asemanatoare?

Pentru a ajuta la rezolvarea misterului, echipa spera sa gaseasca mai multe pitice albe asemanatoare lui Janus cu sonda ZTF (Zwicky Transient Facility).

„ZTF este foarte bun la gasirea de obiecte ciudate”, spune Caiazzo. Studiile viitoare, cum ar fi cele care urmeaza sa fie efectuate de Observatorul Vera C. Rubin din Chile, spune ea, ar trebui sa faca si mai usoara gasirea piticelor albe variabile.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

---

Sursa: nature.com, phys.org, caltech.edu.

Credit foto: K. Miller, Caltech/IPAC.

---

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.