Учёные смогли напрямую измерить массу изолированного белого карлика

03.02.2023

В ноябре 2019 года ближайший одинокий белый карлик LAWD 37 выровнялся вплотную с далеким фоновым источником и вызвал так называемое событие микролинзирования. Используя астрометрию из миссии ЕКА Gaia и последующие данные космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА, астроном измерил астрометрическое отклонение фонового источника и получил массу для LAWD 37.

На этом изображении показано, как микролинзирование использовалось для измерения массы белого карлика LAWD 37. На вставке показано, как карлик прошел перед фоновой звездой в 2019 году. Волнистая синяя линия показывает видимое движение карлика по небу, как видно из Земля. Изображение предоставлено: НАСА/ЕКА/Питер Макгилл, Калифорнийский университет в Санта-Круз, ИоА/Кайлаш Саху, STScI/Джозеф ДеПаскуале, STScI.

LAWD 37 находится примерно в 15 световых годах от Земли в созвездии Мухи. Этот белый карлик, также известный как WD 1142-645, активно изучается.

«Поскольку этот белый карлик находится относительно близко к нам, у нас есть много данных о нем — у нас есть информация о его спектре света, но недостающим элементом головоломки было измерение его массы», — объяснил Питер Макгилл, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

В своей общей теории относительности Альберт Эйнштейн предсказал, что когда массивный компактный объект проходит перед далекой звездой, свет от звезды будет преломляться вокруг объекта на переднем плане из-за его гравитационного поля. Этот эффект известен как гравитационное микролинзирование.

В 1919 году британские астрономы Артур Эддингтон и Фрэнк Дайсон впервые обнаружили этот эффект во время солнечного затмения, что стало первым популярным подтверждением общей теории относительности.

В 2017 году астрономы обнаружили этот эффект гравитационного микролинзирования у другого соседнего белого карлика в двойной системе, Stein 2051b , что ознаменовало первое обнаружение этого эффекта для звезды, отличной от нашего Солнца.

Теперь доктор Макгилл и его коллеги обнаружили эффект LAWD 37, дав первое прямое измерение массы одиночного белого карлика.

Используя данные Gaia, они смогли предсказать движение звезды и определить точку, в которой она будет располагаться достаточно близко к фоновой звезде, чтобы обнаружить сигнал линзы.

Затем они направили Хаббл в нужное место в нужное время, чтобы наблюдать за этим явлением, которое произошло в ноябре 2019 года, через 100 лет после знаменитого эксперимента Эддингтона/Дайсона.

Поскольку свет от фоновой звезды был очень слабым, главной задачей астрономов было выделение сигнала линзирования из шума.

«Эти события происходят редко, а эффекты крошечные, — сказал доктор Макгилл. – Например, размер нашего измеренного эффекта подобен измерению длины автомобиля на Луне, если смотреть с Земли, и в 625 раз меньше, чем эффект, измеренный во время солнечного затмения 1919 года».

После того, как они извлекли сигнал линзирования, исследователи смогли измерить размер астрометрического отклонения фонового источника, который масштабируется с массой белого карлика, и получить гравитационную массу LAWD 37, которая составляет 56% массы наше Солнце.

Это согласуется с более ранними теоретическими предсказаниями массы LAWD 37 и подтверждает современные теории эволюции белых карликов.

«Точность измерения массы LAWD 37 позволяет нам проверить соотношение массы и радиуса для белых карликов, — сказал доктор Макгилл. – Это означает проверку свойств материи в экстремальных условиях внутри этой звезды».

Результаты команды открывают дверь для прогнозов будущих событий с помощью данных Gaia, которые можно обнаружить с помощью космических обсерваторий, таких как Уэбб, преемник Хаббла.

«Gaia действительно изменила правила игры — здорово иметь возможность использовать данные, чтобы предсказывать, когда произойдут события, а затем наблюдать за ними», — сказал доктор Макгилл.

Статья о результатах была опубликована в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Источник: sci.news