Астрономы открыли необычный белый карлик, у которого в одной части атмосферы преобладает водород, а в другой — гелий. Такие свойства связаны с наличием слабого магнитного поля, говорится в статье, опубликованной в Nature.
Белые карлики представляют собой конечный результат эволюции звезд малой и средней массы и характеризуются околосолнечной массой при размерах, сопоставимых с Землей. Из-за большой поверхностной гравитации происходит оседание элементов тяжелее водорода и гелия ниже уровня фотосферы, оставляя в атмосфере карликов только два этих элемента. Если же атмосфера белого карлика загрязнена различными элементами, то это может свидетельствовать, например, о том, что он образовался при слиянии двух карликов, либо поглотил остатки планет.
При этом состав внешнего слоя карлика меняется по мере старения и охлаждения. Известно, что доля белых карликов с гелиевой атмосферой увеличивается примерно в 2,5 раза при температуре ниже 30 тысяч кельвин. Таким образом, горячие белые карлики с атмосферами с преобладанием водорода могут стать карликами с преобладанием гелия в атмосфере, если достаточно остынут.
Группа астрономов во главе с Иларией Кайаццо (Ilaria Caiazzo) из Калифорнийского технологического института сообщила об открытии необычного белого карлика ZTF J203349.8+322901.1 с одновременным преобладанием в атмосфере водорода и гелия. Неофициально объект получил имя «Янус» и был первоначально обнаружен в ходе поиска переменных белых карликов с помощью наземной оптической системы Zwicky Transient Facility. Затем за карликом наблюдали наземные обсерватории — телескоп Хейла и Большой Канарский телескоп.
Масса «Януса» в зависимости от состава ядра может варьироваться от 1,2 до 1,27 массы Солнца, он вращается с периодом 14,97 минуты, а температура составляет около 35 тысяч кельвин. Неоднородный состав атмосферы может быть связан с наличием небольшого поверхностного магнитного поля, так как оно способно затормозить процесс конвективного перемешивания. В этом случае богатая водородом часть белого карлика будет соответствовать области, где поле достаточно велико, чтобы препятствовать конвекции, так что водородный слой сохраняется. С другой стороны, зона с преобладанием гелия будет там, где магнитное поле слабее, а конвекция достаточно сильна, чтобы тонкий слой водорода разрушился. Расчеты показывают, что напряженности поля в несколько десятков килогаусс будет достаточно, чтобы остановить конвекцию.
Ранее мы рассказывали о том, как самый тяжелый пульсирующий белый карлик оказался кристаллизован.