В ходе исследования, в котором было изучено более 26 000 белых карликовых звезд, выяснилась одна тонкая, но крайне важная деталь, касающаяся этих плотных, угасающих остатков некогда живых звезд. По данным ученых, горячие белые карлики немного крупнее своих более холодных собратьев, даже если их массы одинаковы. Это давно предсказанное явление проливает свет на экстремальное поведение звезд и может проложить путь к изучению самых неуловимых компонентов Вселенной, таких как темная материя.
Раскрывая секреты экстремальной физики
Белые карлики — это последняя стадия эволюции звезд, подобных нашему Солнцу. Когда их ядерное топливо исчерпывается, остаются эти звездные ядра, упакованные такой массой, что чайная ложка их материала весит более тонны. Обладая гравитацией в сотни раз сильнее земной, эти звезды становятся естественными лабораториями для изучения влияния экстремальных гравитационных сил.
Команда, возглавляемая исследователями из Университета Джона Хопкинса, измерила, как гравитация влияет на световые волны, испускаемые этими звездами. Свет, выходящий из-под огромного гравитационного притяжения белого карлика, теряет энергию, и это явление известно как «гравитационное красное смещение». Этот процесс, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна, растягивает световые волны, в результате чего они кажутся более красными. Проанализировав это красное смещение, исследователи подтвердили, что более высокие температуры немного расширяют внешние газообразные слои белых карликов.
«Белые карлики невероятно полезны для проверки основных принципов физики», — говорит Николь Крамплер, ведущий научный сотрудник исследования. «Понимание их поведения позволяет нам провести различие между известными физическими эффектами и потенциальной новой физикой, которая может указать на такие открытия, как темная материя или квантовая гравитация».
Новый рубеж в исследовании звезд
Данное исследование основывается на предыдущих работах той же команды, которая в 2020 году продемонстрировала, как белые карлики сжимаются по мере набора массы из-за «давления вырождения электронов». Это квантово-механическое явление поддерживает стабильность плотного ядра звезды без ядерного синтеза. Однако до сих пор ученым не хватало данных, чтобы подтвердить, как температура влияет на размер белых карликов.
Выводы стали возможны благодаря данным Слоановского цифрового обзора неба и миссии Gaia Европейского космического агентства. Вместе эти программы составляют карты и отслеживают миллионы небесных объектов, обеспечивая беспрецедентную точность при изучении белых карликов.
«Благодаря все более точным измерениям мы приближаемся к пониманию пределов звездной эволюции», — говорит Надя Закамска, профессор астрофизики Университета Джонса Хопкинса и соавтор исследования. «Например, что определяет, станет ли звезда белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой? Эти вопросы остаются на переднем крае астрофизики».
Ключи к неуловимой природе темной материи
Белые карлики могут также стать ключом к разгадке тайн темной материи — невидимого вещества, составляющего большую часть массы Вселенной. Хотя темная материя не излучает никакого света, ее гравитационное воздействие влияет на поведение звезд и галактик. Исследователи считают, что тонкие изменения в структуре белых карликов могут свидетельствовать о наличии экзотических частиц темной материи, таких как аксионы.
«Если два белых карлика находятся в одном и том же участке темной материи, их структура может быть изменена схожим образом», — пояснил Крамплер. «Это может стать важным доказательством в пользу конкретных моделей темной материи».
Несмотря на десятилетия изучения, темная материя остается одной из самых больших загадок науки. «Мы исключили множество вариантов, но до сих пор не знаем, что это такое», — признался Крамплер. «Вот почему изучение таких объектов, как белые карлики, так важно — они дают надежду на прорыв в нашем понимании».
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru
