Ни одна звезда во Вселенной не вечна. Многие из них когда-нибудь закончат своё существование в виде белых карликов. Так называются очень плотные и компактные остатки звёздных ядер. При сравнимых с Землёй размерах, белые карлики обладают сравнимой с Солнцем массой. По большей части они состоят из водорода, гелия и продуктов звёздного нуклеосинтеза.
Сила тяжести на их поверхности превышает земную в сотни тысяч раз. Поэтому атмосфера белых карликов очень быстро разделяется на слои различных химических элементов, самые лёгкие оказываются наверху. Таким образом, верхние слои атмосферы большинства белых карликов состоят из водорода или гелия.
После своего формирования белый карлик постепенно будет остывать в течение десятков миллиардов лет. Но некоторых ожидает более бурная судьба: если у белого карлика есть возможность повышать свою массу за счёт кражи материи с соседней звезды или столкновения с близком собратом, то происходит взрыв сверхновой, который либо просто его уничтожит, либо выбросит в сторону и серьёзно изменит структуру. Пережившие взрыв сверхновой белые карлики имеют значительно меньшую плотность, а верхние слои их атмосферы состоят из более тяжёлых элементов: неона, магния, кислорода, углерода или кремния, с некоторым добавлением титана, железа и никеля.
Известен лишь один белый карлик, атмосфера которого состоит из кислорода с примесями неона, магния, небольшими следами кремния и совсем без железа. Он открыт в 2016 году и имеет обозначение SDSS J1240+6710; неофициально его назвали Dox. Он находится на расстоянии в 1400 световых лет от Земли. Исследователи из Университета Варвика провели спектроскопические наблюдения за этим объектом в дальнем ультрафиолетовом и видимом диапазонах с помощью космического телескопа Hubble и наземного телескопа Уильяма Гершеля. Учёные использовали измерения космического телескопа Gaia и вычислили расстояние Dox и скорость движения относительно Солнца, которая оказалась очень большой — 466 км/с.
Белый карлик движется вокруг центра Млечного Пути по умеренно вытянутой эллиптической орбите с периодом обращения примерно 240 миллионов лет и орбитальной скоростью около 250 км/с. Направление его движения противоположно направлению вращения Млечного Пути. Это позволяет сделать вывод, что Dox когда-то претерпел колоссальный взрыв сверхновой, который выбросил его на такую траекторию. Его масса оказалась довольно малой для белого карлика, однако она примерно в 2 раза больше, чем у других известных белых карликов, которые пережили взрыв сверхновой. Кроме того, в спектре Dox не обнаружено следов элементов подгруппы железа, которые присутствуют в других «выживших» карликах. Исчезновение тяжёлых элементов можно было бы объяснить тем, что они просто осели вглубь атмосферы карлика и больше не оказывают влияния на его спектр. Однако учёные считают, что этот объект слишком молод, и такой процесс не успел бы завершиться до наших дней. Его спектр выглядит так, словно в атмосфере во время взрыва происходил синтез кремния из кислорода. В отличие от других сверхновых, порождённых белыми карликами, этот процесс затух до начала синтеза более тяжёлых элементов.
Если это действительно так, то учёные фактически обнаружили признаки существования нового типа сверхновых, который никогда не наблюдался прежде. Такое возможно, если на белом карлике, по какой-то причине происходит преждевременное начало термоядерной реакции горения гелия. Такую сверхновую было бы очень сложно обнаружить, потому что у неё нет характерного продолжительного свечения; она выглядит как короткая вспышка света с ударной волной выброшенного вещества.
Учёные предполагают, что SDSS J1240+6710 входил в состав тесной двойной системы белых карликов. Один из них имел кислородно-углеродное ядро массой 0,8 массы Солнца и перетягивал вещество из своего компаньона, который обладал гелиевым ядром с массой порядка 0,2 массы Солнца. Когда во внешних слоях более массивного белого карлика накопилось достаточное количество гелия, началась термоядерная реакция, которая привела к потере более половины массы и разлёту компонентов двойной системы в противоположные стороны. Авторы исследования считают, что белый карлик SDSS J1240+6710 не уникален, и в галактике может существовать множество похожих на него компактных объектов. Изучая их, учёные смогут лучше разобраться в процессах, которые происходят во время взрывов сверхновых в далёком космосе.
Источник:
Автор: Дмитрий Логинов
