Bild https://www.space.com/ Astronomer kan ha löst mysteriet med vita dvärgstjärnors som rör sig i hyperhastighet och visat hur våldsamma stjärnkollisioner och dubbla detonationer kan skjuta ut materia ur dessa in i Vintergatan i halsbrytande hastighet. (Bildkredit: Tod Strohmayer (GSFC), CXC, NASA, Illustration: Dana Berry (CXC))
En vit dvärgstjärna är en stjärna som varit
i storlek som solen men kollapsat till en dvärgstjärna med mycket liten storlek efter
att den gjort slut på sitt kärnbränsle. En typisk vit dvärg har en radie som är
1 procent av solens, men den har grovt räknat samma massa. Detta motsvarar en
densitet på cirka 1 ton per kubikcentimeter.
Under de senaste åren har astronomer analyserat data
från den europeiska rymdorganisationen ESA:s rymdfarkost Gaia och identifierat
en handfull vita dvärgar som rusar genom Vintergatan i halsbrytande hastigheter
på upp till 2 000 kilometer per sekund. Det är tillräckligt snabbt för att ta
sig från New York till Los Angeles på mindre än två sekunder. Hastigheten på dessa vita dvärgar är hög nog för att flyga ur vintergatan helt och hållet.
Dessa så kallade hyperhastighetsvita dvärgar har förbryllat astronomer sedan de upptäcktes 2018. Deras extrema hastigheter tyder på att de startades av kraftfulla, våldsamma händelser. Men ingen enskild teori har kunnat förklara både deras halsbrytande hastigheter och deras uppblåsta, överhettade utseende förrän nu.
I en ny studie under ledning av Hila Glanz vid
Technion-Israel Institute of Technology beskrivs den mest övertygande
förklaringen hittills till vita dvärgars hyperhastighet. Med hjälp av
detaljerade datorsimuleringar har forskarna modellerat vad som händer när två
vita dvärgar i ett tätt dubbelstjärnsystem går in i en spiral mot varandra för en
kollision. Den första explosionen skickar en chockvåg runt stjärnans yttre
lager. När den konvergerar på motsatt sida komprimerar
och värmer det upp kärnan vilket utlöser en andra detonation den här gången
i kol-syrekärnan, vilket får primärstjärnan att explodera i vad astronomerna
kallar en termonukleär supernova."Den fullkomligt exploderar", beskriver
Glanz. "Det blir ingenting kvar."
Med sin partner utplånad slungas den delvis
splittrade följeslagaren som nu är obunden av en följeslagare bort med en enorm hastighet,
driven av både explosionen och den enorma omloppsenergi som byggts upp under
supernovans sista ögonblick. Den förhärskande teorin - D6-scenariot
(förkortning för "dynamically driven double-degenerate
double-detonation") - föreslås att en massiv vit dvärg detonerar efter
minimal massöverföring och lämnar följeslagaren intakt. Men den här modellen
har svårt att förena både de extrema hastigheterna och de uppblåsta utseenden
som ses hos vita dvärgar med hyperhastighet, enligt den nya studien.
Glanz fusionsmodell, däremot, visar att även en stjärna med relativt låg massa kan producera en snabbt rörlig rest, tack vare en
partiell störning (den stärnrest som blev kvar efter kollisionen). Och eftersom den resulterande supernovan är ljussvag,
bleknar dess rester snabbt vilket gör att den utkastade vita dvärgen ser ut
som en ensam vandrare. Glanz betonar ändå att detta bara är en del av bilden.
Framtida kartläggningar av himlen, som de som snart kommer att utföras av Vera
C. Rubin-observatoriet, kan bidra till att sätta teorier på prov. Om
astronomer fångar en sådan sammanslagning och explosion i realtid kan det
hjälpa till att bekräfta den våldsamma process som får dessa stjärnkanonkulor
att flyga över galaxen.
Resultaten, som beskrivs i en artikel som publicerades den 19 augusti i tidskriften Nature Astronomy, återskapade inte bara de dramatiska utkastningshastigheter som observerats av Gaia, utan också många av de ovanliga fysiska egenskaperna hos dessa stjärnkanonkulor.
