Астрономы впервые провели зондирование структуры массивного белого карлика при помощи астросейсмологии. Это позволило уточнить массу карлика J0049−2525 и оценить массу водородной оболочки, а также подтвердить предсказанную почти полную кристаллизацию его ядра. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Астросейсмология опирается на точные фотометрические наблюдения за колебаниями яркости звезд разных типов, которые порождаются распространяющимися внутри них волнами, например, акустическими (р-моды) или внутренними гравитационными волнами (g-моды). Это дает в руки ученым инструмент для изучения внутренней структуры звезд, в том числе и Солнца, а также уточнения параметров экзопланет вблизи них.
Группа астрономов во главе с Озджаном Джалисканом (Ozcan Caliskan) из Стамбульского университета опубликовала результаты астросейсмологических исследований белого карлика J0049−2525. Ученые проанализировали фотометрические наблюдения за ним, охватывающие в сумме одиннадцать ночей в 2023 и 2024 годах и проведенных при помощи 3,5-метрового телескопа NTT, 3,5-метрового телескопа обсерватории Апачи-Пойнт и 8-метрового телескопа «Джемини-Юг».
J0049−2525 представляет заметный интерес для астрофизиков как близкий к нам (325,17 световых лет от Солнца) представитель звезд типа ZZ Кита и самый массивный (1,26 или 1,31 массы Солнца) из известных пульсирующих белых карликов. Таким образом, можно попытаться оценить параметры внутренней структуры белого карлика, наблюдая за колебаниями его яркости, и проверить теоретические модели строения и эволюции подобных компактных объектов. В частности, модели предсказывают, что когда очень массивные (больше 1,05 массы Солнца) белые карлики, окруженные водородной атмосферой, находятся в фазе нестабильности и пульсируют, то в их ядре активно идет кристаллизация, приводящая к разделению кислорода и неона (или углерода и кислорода).
Наблюдения выявили 13 заметных режимов пульсаций карлика с частотами от 3868 до 5870 микрогерц. Это позволило дать предварительную оценку периода вращения карлика в 7,28 или 16,03 часа, при этом первое значение выглядит более достоверным. Модель карлика, подходящая под наблюдаемую картину пульсаций, характеризуется массой более 1,29 массы Солнца, в предположении кислород-неонового ядра, что согласуется с предыдущими спектроскопическими наблюдениями.
J0049−2525 также обладает тонкой водородной оболочкой с массой менее 10−7,5 от массы карлика, а доля кристаллизованной части ядра составляет более 99 процентов, что подтверждает модели. Расстояние до карлика, выведенное из астросейсмологических наблюдений, очень хорошо согласуется с данными космического телескопа Gaia. Астрономы намерены продолжить наблюдения за этим объектом, чтобы обнаружить дополнительные режимы пульсаций и еще лучше уточнить свойства карлика.
О том, как работает астросейсмология, мы рассказывали в материале «Звезды волнуются раз».