Найдено недостающее звено звездной эволюции: почему одна звезда не может быть старше Вселенной

Исследователи Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновский институт наблюдали новый тип двойной звезды, существование которого долгое время оставалось предметом споров.

Открытие окончательно подтверждает, как формируется и эволюционирует один из самых редких типов звезд во Вселенной

Новый класс звезд, описанный в выпуске Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, был обнаружен докторантом Каримом Эль-Бадри с помощью телескопа Шейна в обсерватории Лик в Калифорнии и данных нескольких астрономических обзоров.

«Мы наблюдали первое физическое доказательство новой популяции переходных двойных звезд», ? заявил Эль-Бадри. «Это недостающее звено эволюции в моделях двойного звездообразования, которые мы так долго искали».

Новый тип звезды

Когда звезда умирает, с вероятностью 97% она превратится в белого карлика, небольшой плотный объект, который сжался и потускнел после сжигания всего своего топлива. Но в редких случаях звезда может стать белым карликом с чрезвычайно малой массой (ELM). Эти звезды меньше одной трети массы Солнца и представляют собой загадку: если расчеты звездной эволюции верны, все белые карлики ELM будут иметь возраст более 13,8 миллиарда лет – то есть будут старше самой Вселенной, что физически невозможно.

«Вселенная просто недостаточно стара, чтобы образовать эти звезды в результате нормальной эволюции», -  пояснил говорит Эль-Бадри, член Института теории и вычислений при Центре астрофизики.

Спустя годы астрономы пришли к выводу, что единственный способ формирования белого карлика ELM - это помощь звезды-компаньона. Гравитационное притяжение от такого тела может быстро (по крайней мере, менее чем за 13,8 млрд лет) разъедать звезду, пока она не станет белым карликом низкой массы.

Астрономы уже наблюдали нормальные массивные звезды, подобные нашему Солнцу, аккрецирующие на белых карликах - то, что называется катаклизмическими переменными. Они также наблюдали белых карликов ELM с нормальными белыми карликами-компаньонами. Однако они не наблюдали переходную фазу эволюции или промежуточную трансформацию: когда звезда потеряла большую часть своей массы и почти сжалась до белого карлика ELM.

Недостающее звено эволюции

Эль-Бадри часто сравнивает звездную астрономию с зоологией XIX века: «Вы идете в джунгли и находите организм. Вы описываете, насколько он большой, сколько он весит, а затем переходите к какому-то другому организму. Вы видите все эти разные типы объектов, и вам нужно понять, как все они связаны».

Используя новые данные Gaia, космической обсерватории, запущенной Европейским космическим агентством, и переходного центра Цвикки в Калифорнийском технологическом институте, Эль-Бадри сузил один миллиард звезд, которые могли оказаться недостающими звеньями цепочки, до 50 потенциальных кандидатов.

Стратегия отбора сработала. «100% кандидатов были теми пре-ELM звездами, которых мы искали», - заявил ученый. «Они были более крупными, чем ELM. Они также имели форму яйца, потому что гравитационное притяжение другой звезды искажает их изначальную сферическую форму».

В будущем Эль-Бадри планирует продолжить изучение белых карликов до ELM и 29 других звезд-кандидатов, которые он обнаружил ранее.