Một hình ảnh nghệ sĩ của một ngôi sao lùn trắng đi qua trước một ngôi sao lùn đỏ. Khi sao lùn trắng đi qua trước người bạn đồng hành lớn hơn của nó, nó uốn cong và phóng đại ánh sáng của ngôi sao nền.
(Ảnh: © NASA / JPL-Caltech)
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một điều vô cùng kỳ lạ, 'không thể' sao lùn trắng trong một khám phá cho thấy những vật thể này thậm chí còn phổ biến hơn nghi ngờ - hoặc rằng một cái gì đó thậm chí xa lạ đang xảy ra.
Sao lùn trắng là lõi sao bị bỏ lại phía sau bởi những ngôi sao như mặt trời của chúng ta. Khi những ngôi sao này hết nhiên liệu, chúng trút bỏ lớp bên ngoài và để lại một lõi làm mát trong hàng tỷ năm. Khối lượng của sao lùn trắng dựa trên ngôi sao ban đầu, lần lượt phản ánh tuổi của nó.
Những mối quan hệ đó có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể sử dụng khối lượng của một sao lùn trắng để tính tuổi của nó. Và trong thập kỷ qua, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra khoảng 100 sao lùn trắng với khối lượng thấp đến mức họ dường như già hơn Vũ trụ 14,8 tỷ năm tuổi.
Cho đến nay, các nhà thiên văn học đã giải quyết câu hỏi hóc búa đó bằng cách lưu ý rằng hầu hết tất cả các vật thể này xảy ra với một ngôi sao đồng hành nó có thể hút một số khối của sao lùn trắng, khiến nó trông già hơn so với thực tế. Nhưng một số rất nhỏ những ngôi sao lùn trắng có khối lượng cực thấp này không có bạn đồng hành để đổ lỗi cho sự thay đổi về khối lượng của chúng, đặt ra câu hỏi làm thế nào những vật thể này có thể tồn tại.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học mô tả việc tìm thấy một sao lùn trắng có khối lượng cực thấp có bạn đồng hành, nhưng ngôi sao đó đủ xa để không thể đánh cắp khối lượng của sao lùn trắng. Bởi vì tỷ lệ phát hiện một cặp như vậy với các nhà khoa học sử dụng rất thấp, phát hiện này có thể có nghĩa là các sao lùn trắng 'không thể' phổ biến hơn nhiều so với tưởng tượng trước đây.
Kento Masuda, tác giả chính của một bài báo mới mô tả nghiên cứu và một nhà thiên văn học tại Đại học Princeton, nói với Space.com bởi "Phát hiện này cho thấy có một điều gì đó còn thiếu trong sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về sự hình thành sao lùn trắng khối lượng thấp và / hoặc tương tác nhị phân". e-mail.
Một câu đố lùn trắng
Masuda và các đồng nghiệp đã sử dụng dữ liệu được thu thập bởi công cụ săn tìm hành tinh nổi tiếng của NASA, kính viễn vọng không gian Kepler. Các nhà khoa học đã tìm thấy hàng ngàn hành tinh và các ứng cử viên ngoại hành tinh trong dữ liệu mà Kepler thu thập được trong nhiệm vụ chính kéo dài 9 năm. Các nhạc cụ phát hiện các hành tinh như những nhịp điệu nhịp nhàng trong độ sáng của một ngôi sao. Sự mờ đi được gây ra bởi hành tinh trượt giữa ngôi sao và Kepler, được gọi là quá cảnh.
Nhưng kính viễn vọng không gian cũng đã tạo ra vô số những khám phá thiên văn. Năm ngoái, Masuda và các đồng nghiệp đã nhận thấy rằng ngôi sao loại G KIC 8145411 phát sáng thường xuyên, một sự đảo ngược bất thường của các tình huống quá cảnh. Nếu một cặp sao quay quanh thẳng hàng với Trái đất, ánh sáng của chúng sẽ thay đổi khi một ngôi sao đi qua phía trước ngôi sao kia. Thông thường, ánh sáng mờ dần, vì tổng ánh sáng từ hệ thống bị giảm trong khi một ngôi sao biến mất ở phía sau.
Tuy nhiên, nếu một trong những ngôi sao đủ nhỏ gọn, giống như một sao lùn trắng, nó có thể bẻ cong ánh sáng của ngôi sao đồng hành khi nó đi qua phía trước, hoạt động như một thấu kính để phóng to bề mặt của ngôi sao nhỏ hơn. Hiện tượng này, được đặt tên là tự microlensing khi nó xảy ra trong một nhị phân, sẽ dẫn đến các xung sáng.
Các hệ thống tự thấu kính đã được dự đoán từ lâu, nhưng các nhà khoa học không thể phát hiện ra một cặp như vậy cho đến khi Kepler có thể nghiên cứu hàng ngàn hệ sao cùng một lúc theo thời gian. Hệ thống đầu tiên được phát hiện vào năm 2014; kể từ đó, bốn chiếc khác đã được tìm thấy, bao gồm KIC 8145411.
Nhưng điều ngạc nhiên thực sự đã đến khi Masuda và các đồng nghiệp của ông đã biến kính viễn vọng Subaru ở Hawaii và kính viễn vọng 1,5 mét tại Đài quan sát Fred Lawrence Whoop ở Arizona trên hệ thống tìm kiếm mới.
Các quan sát tiếp theo của họ cho thấy sao lùn trắng chiếm khoảng một phần năm khối lượng mặt trời của chúng ta, cũng thuộc nhóm các sao lùn trắng có khối lượng cực thấp. Nhưng trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học, ngôi sao đồng hành quay quanh quá xa sao lùn trắng để có thể quay được khối lượng của nó. Các nhà khoa học kết luận, một cái gì đó khác phải chịu trách nhiệm cho độ tuổi thấp rõ ràng như vậy đối với sao lùn trắng.
Vòng xoắn lớn
Họ có thể nói thêm rằng sao lùn trắng không phải là sao lùn trắng. Các nhà khoa học chỉ có thể xác định khối lượng của vật thể và nó tương đối nhỏ; nhóm không có ước tính kích thước công ty. Sự không chắc chắn đó có nghĩa là vật thể thấu kính ngôi sao thực sự có thể dày đặc hơn hố đen hoặc là ngôi sao neutron mà đóng gói cùng một khối lượng vào không gian ít hơn. Tuy nhiên, có hai đối số chống lại một nguồn gốc kỳ lạ hơn cho đối tượng nhỏ.
Đầu tiên, sao lùn trắng phổ biến hơn nhiều so với các hố đen hoặc sao neutron, khiến chúng có nhiều khả năng trở thành người bạn đồng hành bí ẩn. Có lẽ đáng lo ngại hơn, các nhà vật lý thiên văn không có một lời giải thích tốt về việc một ngôi sao neutron hoặc lỗ đen khối lượng thấp như vậy có thể hình thành như thế nào, Masuda nói, và họ cũng không phát hiện ra bất kỳ ví dụ nhỏ nào, không giống như các sao lùn trắng cực kỳ thấp.
"Tôi thừa nhận rằng lập luận này có thể không hoàn toàn thuyết phục, vì chúng ta không có một lời giải thích tốt cho việc sao lùn trắng này được hình thành như thế nào," ông nói.
Nếu KIC 8145411 quay quanh với sao lùn trắng, nó có thể khiến các nhà thiên văn học có cái nhìn khác về những gì chúng ta nghĩ rằng chúng ta biết về cách các sao lùn trắng hình thành và cách chúng tương tác với bạn đồng hành.
"Sự tiến hóa của một ngôi sao không thể giải thích một sao lùn trắng [cực kỳ khối lượng] như vậy, do đó, người ta cho rằng các tương tác với một nhị phân gần đóng vai trò quan trọng", Masuda nói. "Nhưng một lần nữa, kịch bản tương tác nhị phân này không giải thích được quỹ đạo quan sát được của hệ thống KIC 8145411, vì quỹ đạo không quá gần với yêu cầu để kịch bản này hoạt động. Vì vậy, một số phần của câu chuyện này cần được sửa đổi - mặc dù chúng tôi không ' chưa biết cái nào. "
Masuda cho biết ông và các đồng nghiệp có kế hoạch tiếp tục săn lùng những ngôi sao lùn trắng nhỏ trong các nhị phân tương tự để tìm hiểu thêm về tài sản của họ.
"Tôi hy vọng họ sẽ giúp chúng tôi giải quyết câu đố được trình bày bởi hệ thống KIC 8145411 và dẫn đến [một] sự hiểu biết đầy đủ hơn về các sao lùn trắng trong nhị phân," Masuda nói.
Nghiên cứu được mô tả trong một tờ giấy xuất bản ngày 5 tháng 8 trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
- Lý thuyết của Einstein giúp ID ngoại hành tinh đầu tiên bên ngoài dải ngân hà
- Microlensing hấp dẫn - Làm thế nào các hành tinh được tìm thấy bằng cách sử dụng kỹ thuật này [VIDEO]
- Mặt trời sẽ biến thành một quả cầu pha lê khổng lồ sau khi nó chết
