Machiajul interior al piticii albe este cartografiat pentru prima dată

Astronomii au cercetat viața interioară a unei stele moarte. Micile schimbări în luminozitatea unei pitice albe dezvăluie că cadavrul stelar are mai mult oxigen în miez decât se aștepta, au raportat cercetătorii online pe 8 ianuarie în Natură. Descoperirea ar putea contesta teoriile despre modul în care stelele trăiesc și mor și ar putea avea implicații pentru măsurarea expansiunii universului.

Până la sfârșitul vieții unei stele asemănătoare soarelui, aceasta și-a aruncat cea mai mare parte a gazului în spațiu până când tot ce rămâne este un miez dens de carbon și oxigen, cenușa unei vieți de heliu arzând (SN: 30.4.16, str. 12). Acel miez, plus un strat subțire de heliu, se numește pitică albă.

Dar proporția acestor elemente unul față de celălalt era incertă. „Din teorie, avem o idee aproximativă despre cum ar trebui să fie, dar nu avem cum să o măsurăm direct”, spune astrofizicianul Noemi Giammichele, acum la Institutul de Cercetare în Astrofizică și Planetologie din Toulouse, Franța.

Din fericire, unele pitice albe codifică natura lor interioară pe suprafața lor. Aceste stele își schimbă luminozitatea ca răspuns la vibrațiile interne. Astrofizicienii pot deduce structura internă a unei stele din vibrații, similar modului în care geologii învață despre interiorul Pământului prin măsurarea undelor seismice în timpul unui cutremur.

Giammichele și colegii ei au folosit date de la telescopul spațial Kepler al NASA, care a urmărit stelele fără să clipească pentru a urmări schimbările periodice ale luminozității lor. Scopul principal al lui Kepler a fost să găsească exoplanete, lumile care orbitează în jurul stelelor îndepărtate (SN online: 31.10.17). Dar a monitorizat și piticul alb KIC 08626021, situat la 1.375 de ani lumină distanță în constelația Cygnus, timp de 23 de luni. Observațiile au furnizat date de cea mai înaltă precizie vreodată despre micile modificări ale luminozității unei pitice albe și, indirect, ale vibrațiilor acesteia.

Apoi, Giammichele a împrumutat o tehnică de simulare pe computer din fosta ei viață de inginer aeronautic pentru a-și da seama cum modificările vibrațiilor sunt legate de structura nucleului. Echipa a efectuat milioane de simulări, căutând una care să reproducă exact modificările luminii observate de Kepler. O simulare se potrivește perfect cu datele, arătând că pitica albă avea miezul așteptat de carbon și oxigen cu o înveliș subțire de heliu.

Dar detaliile au fost surprinzătoare. Miezul era cu aproximativ 86% oxigen, cu 15% mai mare decât fizicienii au calculat anterior. Acest lucru sugerează că ceva despre procesele care transformă heliul în carbon și oxigen sau amestecă elemente în miezul stelei în timpul vieții active trebuie să mărească cantitatea de oxigen.

Alte patru pitice albe arată o tendință similară, spune coautorul studiului Gilles Fontaine, astrofizician la Universitatea din Montreal. „Cu siguranță vom merge mai departe și vom analiza multe altele.” Dacă alte pitice albe se dovedesc a fi similare, rezultatele îi vor trimite pe teoreticienii care studiază evoluția stelară înapoi la planșa de desen, spune el.

Piticile albe sunt, de asemenea, considerate a fi precursorii supernovelor de tip 1a. Se credea cândva că aceste explozii stelare catastrofale au aceeași luminozitate intrinsecă, ceea ce înseamnă că păreau mai luminoase sau mai slabe, în funcție doar de distanța lor de Pământ. Măsurarea distanțelor lor reale a dus la descoperirea că universul se extinde cu o rată accelerată (SN: 8/6/16, str. 10), pe care fizicienii o explică invocând o substanță misterioasă numită energie întunecată.

Observații mai recente sugerează că aceste așa-numite lumânări standard ar putea să nu fie atât de standard până la urmă. Dacă piticele albe care ajută la crearea supernovelor au conținuturi diferite de oxigen, asta ar putea explica unele dintre diferențe, spune Fontaine.

Luarea în considerare a acestei diferențe poate ajuta într-o zi la dezvăluirea detaliilor din ce este făcută energia întunecată, spune astrofizicianul Alexei Filippenko de la Universitatea din California, Berkeley. Dar aceste implicații sunt departe. „Rămâne de văzut cât de mult va avea aceasta asupra cosmologiei”, spune el.


Nota editorului: Această poveste a fost actualizată la 19 ianuarie 2018, pentru a clarifica tipurile de stele care devin pitice albe.