În mod paradoxal, stelele pitice albe se micșorează pe măsură ce câștigă masă

Observațiile telescopului au confirmat o proprietate ciudată a stelelor pitice albe: pe măsură ce se împachetează cu mai multă masă, ele se micșorează în dimensiune.

Piticele albe, nucleele dezbrăcate de stele moarte, se crede că au această calitate contraintuitivă, deoarece conțin un material exotic numit gaz de electroni degenerați. Cu cât o pitică albă este mai masivă, cu atât electronii ei trebuie să se strângă mai strâns împreună pentru a crea o presiune exterioară suficient de puternică pentru a preveni prăbușirea stelei sub propria greutate.

Astronomii observaseră dovezi ale acestei tendințe de mărime, prezise de oamenii de știință cu zeci de ani în urmă, într-un număr de pitici albe. Dar datele despre mii de stele arată acum că regula se menține într-o gamă largă de mase de pitice albe, raportează Vedant Chandra și colegii de la Universitatea Johns Hopkins online, pe 28 iulie, pe arXiv.org.

Înțelegerea modului în care piticele albe se contractă pe măsură ce câștigă masă ar putea oferi o perspectivă asupra originilor supernovelor de tip 1a, spune astronomul și coautorul Hsiang-Chih Hwang. Se crede că aceste supernove apar atunci când o pitică albă devine atât de masivă și compactă încât explodează, dar nimeni nu știe exact cum detonează stelele pitice albe (SN: 23/03/16).

Echipa a examinat dimensiunile și masele a peste 3.000 de stele pitice albe observate de Observatorul Apache Point din New Mexico și de observatorul spațial Gaia al Agenției Spațiale Europene. „Dacă știi cât de departe este o stea și poți măsura cât de strălucitoare este steaua, atunci poți obține o estimare destul de bună a razei sale”, spune Chandra, student la fizică. Dar măsurarea maselor stelare s-a dovedit mai dificilă, deoarece astronomii au nevoie de obicei să vadă o pitică albă trăgând gravitațional o altă stea pentru a-și face o idee despre greutatea piticii albe.

Pentru piticile albe solo, cercetătorii au studiat un efect al relativității generale asupra luminii stelelor numit deplasare gravitațională spre roșu (SN: 26/07/18). Pe măsură ce lumina scapă dintr-un câmp gravitațional puternic, precum cel din jurul unei pitice albe dense, undele ei se întind în lungimi de undă mai roșii. Cu cât masa unei pitici albe este mai mare în comparație cu raza ei, cu atât întinderea este mai extremă. Această proprietate a permis cercetătorilor să estimeze masele de stele pitice albe, având în vedere razele lor.

Noile măsurători ale piticelor albe se potrivesc îndeaproape cu predicțiile teoretice pentru dimensiunile mai mici ale stelelor mai puternice. Piticile albe cu aproximativ jumătate din masa Soarelui erau de aproximativ 1,75 ori mai lățime decât Pământul, în timp ce cele cu o masă puțin mai mare decât soarele se apropiau de 0,75 ori lățimea Pământului.

Este liniștitor să vezi piticile albe urmând tendința general așteptată de reducere a dimensiunilor, pe măsură ce fac mai multă masă, spune Alejandra Romero, astrofizician la Universitatea Federală Rio Grande do Sul din Porto Alegre, Brazilia. Observațiile viitoare ale mai multor pitice albe ar putea ajuta la verificarea punctelor mai fine ale acestei relații masă-rază, spune ea, cum ar fi dacă stelele pitice albe mai fierbinți sunt, după cum prezice teoria, mai umflate decât stelele mai reci de aceeași masă.