Белые карлики могут быть массивнее, чем допускает теория
- Моделирование ученых из Индийского института науки показало, что сильные внутренние магнитные поля позволяют белым карликам превышать предел Чандрасекара в 1,4 солнечной массы.
- В одной симуляции масса белого карлика достигла 2,4 солнечных масс; наблюдения сверхъярких сверхновых типа Ia предполагали массы до 2,8.
- При росте массы белый карлик сжимается, усиливая магнитное поле, которое создает дополнительное давление и помогает противостоять гравитации.
Почему это важно: Сверхновые типа Ia используют для определения расстояний во Вселенной; постоянный предел массы означает одинаковую энергию их взрывов.
В астрофизике существует верхний предел массы белого карлика, называемый пределом Чандрасекара. Недавние моделирования показывают, что сильные магнитные поля могут позволить белым карликам превысить этот предел.
Художественное изображение белого карлика. Источник: ESO
Когда звезда исчерпывает свое топливо для термоядерных реакций и сбрасывает внешние слои, у нее остается ядро размером примерно с Землю. Этот чрезвычайно плотный объект называется белым карликом. Такая же участь ожидает, среди прочих, Солнце через несколько миллиардов лет.
Если белый карлик не вращается быстро и не является магнитным, существует теоретический верхний предел его массы. Он составляет около 1,4 солнечных масс. Этот предел назван в честь Субраманьяна Чандрасекара, индийского астрофизика, работавшего в США. В 1983 году он получил Нобелевскую премию по физике, в частности, за расчет этой массы. Педел Чандрасекара имеет большое значение в изучении звездной эволюции.
Когда белый карлик, состоящий из углерода и кислорода, приближается к пределу Чандрасекара, его ядро становится достаточно плотным, чтобы начать «сжигать» углерод, что приводит к термоядерному взрыву, известному как сверхновая типа Ia. Это важно для определения расстояний во Вселенной. Если этот предел постоянен, то энергия, выделяемая при взрыве, также будет одинаковой каждый раз, что позволяет считать этот тип сверхновой объектом Ia.
Ученые из Индийского института науки и их коллеги показали, что сильные внутренние магнитные поля могут позволить некоторым белым карликам увеличивать свою массу значительно выше предела Чандрасекара. В одной из симуляций масса достигла 2,4 солнечных масс, что значительно превышает предел в 1,4 солнечных массы.
Эта возможность теоретически предсказывалась на протяжении десятилетий. Подтверждение этой возможности было получено из наблюдений необычно сверхъярких сверхновых типа Ia, которые предполагали массы до 2,8 солнечных масс. Теперь симуляции подтверждают, что звезда может эволюционировать в белый карлик такого типа.
Моделирование показало, что магнитное поле становится важным по мере увеличения массы белого карлика. Белый карлик становится плотнее, уменьшается в радиусе и усиливает своё магнитное поле. Более сильное магнитное поле оказывает дополнительное давление внутри звезды, помогая ей противостоять собственной гравитации и поддерживать большую массу. Это изменяет соотношение между массой и размером белого карлика, что приводит к новому пределу массы, зависящему от свойств магнитного поля.
