De flesta stjärnor i universum kommer att avsluta
sin tillvaro som vita dvärgar efter det att deras kärnbränsle är slut. De flesta av de vita dvärgstjärnorna består av
mestadels kol och syre. De har massor på 0, 5-1,4 solmassor (beräknat utifrån vår sols massa).
När den vita dvärgstjärnans massa är större än 1,4 solmassor kan elektrondegenereringstrycket i dess kärna inte motstå gravitationen och den vita dvärgen kollapsar då inåt och blir en neutronstjärna.
Medan vita dvärgar mellan 0,33 och 0,5 solmassor antas
ha kärnor som domineras av antingen CO (kol-syreförening) eller helium (He).
Vita dvärgar med ännu lägre massor, kända som ELM WD, består av skadad He.
Man tror att dessa ELM WD inte kan bildas utifrån en
enda stjärna, eftersom bildandet av en sådan enda låg massa He WD kräver en
stamstjärna med en motsvarande mycket låg initial massa och en extremt lång
utvecklingstid, en tid som är ännu längre än vårt universums nuvarande ålder.
Därför är det allmänt accepterat att ELM bildas inom interagerande binära
system.
I synnerhet föreslås att den ännu lägre massfraktionen av ELM (under 0,18 solmassor) förlorar större delen av sin ursprungliga massa via en stabil Roche Lobe-överflödeskanal. Citerar från vikipedia ” Roche-lob är ett område i rymden runt varje komponent av en dubbelstjärna, där material är bundet till den närmaste stjärnan. Om en av stjärnorna i ett trångt system expanderar så att dess Roche-lob fylls, kommer ytterligare expansion att leda till att materia strömmar över till den andra stjärnan - oftast via en ackretionsskiva. Detta kan få dramatiska konsekvenser för mottagarens utveckling. De två loberna begränsas av en kritisk gravitationell potentialyta, som möts i den s.k. inre Lagrangepunkten, L1, genom vilken materieströmmen går. Roche-loben har fått sitt namn efter den franske matematikern och astronomen Édouard Roche.” slut citat.
För att framgångsrikt bilda en ELM bör
massöverföringens början ske vid rätt tidpunkt. Om massöverföringen startar för
tidigt kommer donatorn att utvecklas till en huvudseriestjärna med låg massa,
liknande den sekundära i den kataklysmiska variabeln. För förståelse citerar
jag från vikipedia här ” DQHerculis-variabeln är en typ av kataklysmisk variabel och långsam nova.
Variabeltypen består av tätt cirkulerande dubbelstjärnor med en vit dvärg och
en sval följeslagare i huvudserien. Material strömmar från följeslagaren till
en ackretionsskiva hos den vita dvärgen och störs av den vita dvärgens ovanligt
starka magnetfält.” slut citat. l
Å andra sidan, om det börjar för sent, kommer
givarens kärna att vara tillräckligt massiv för att utvecklas till nästa steg
genom heliumblixtrar. Således finns det en teoretisk nedre massgräns för ELM-WD
i en sådan begränsad massöverföringsprocess, som är på cirka 0,14-0,16
solmassor.
– Den speciella pre-ELM-WD ser ut som en vanlig dvärgstjärna av F-typ (se spektraltyper klassificering av stjärnor) och kretsar ett varv kring en osynlig komponent var 5,27:e timme. Den kan just ha avslutat sin massöverföringsfas och rör sig långsamt mot den vita dvärgen där massan kyls av. Dess konstanta ljusstyrka innebär att dess energi kommer från ett litet brinnande väteskal utanför den degenererade He-kärnan. Men då dess dynamiska massa endast är cirka 0,09 solmassor vilket är under den nedre gränsen för teoretiska möjligheter enligt nuvarande förutsägelser är det förbryllande, enligt Dr. YUAN Hailong, huvudförfattare till studien och astronom vid National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) i ett uttalande i studien.
Systemets massa är uppskattat baserat på multibands
tidsdomänfotometriska och spektroskopiska data och Gaia-parallax. Efter att ha
beaktat alla möjliga felteorier är den uppskattade massan fortfarande i den
allra lägsta skalan av teoretiska förutsägelser. Teamet har testat flera
teoretiska modeller varav ingen kunde passa resultaten helt. Upptäckten väcker
frågan om den nuvarande ELM-bildningsmekanismen är rätt tolkad och fortfarande
finns inget svar.
Den osynliga kompakta komponenten kan ha en massa på
~ 1,0 M☉
och är mer sannolikt en WD En vit dvärg med låg massa). Men det kan inte uteslutas att det är en
neutronstjärna. ELM-binära system med
kompakta följeslagare kan vara kontinuerliga gravitationsvågkällor och är bland
de mest avslöjande objekten i gravitationsvågdetekteringsprojektet.
Som ett viktigt framsteg i LAMOST kompakta objektsökningsprojekt bevisar upptäckten LAMOSTs förmåga att studera ELM. Allt fler tidsdomänplattor kommer in under LAMOSTs andra regelbundna femårsundersökning. Det förväntas att fler intressanta kompakta binära system upptäcks med hjälp av spektroskopiska data från LAMOST och P200 / DBSP och multiband fotometriska data från Catalina och Zwicky Transient Facility. Massan hos den synliga stjärnan, en pre-ELM WD, är cirka 0,09 solmassor, lägre än den teoretiska gränsen för detta slag och det kan utmana den nuvarande bildningsteorin för ELM WD.
Studien publicerades i Astronomical Journal den 21
februari 2023.
Bild från https://english.cas.cn/ en schematisk bild på det binära systemet som omtalas ovan.
