Астрономи досліджували внутрішнє життя мертвої зірки. Крихітні зміни яскравості білого карлика показують, що у зоряного тіла більше кисню, ніж очікувалося, повідомляють дослідники 8 січня в Nature. Знахідка може оскаржувати теорії того, як зірки живуть і вмирають, і може мати наслідки для вимірювання розширення Всесвіту.
У міру того, як зірка старіє, вона віддає більшу частину свого газу в космос до тих пір, поки все інше не стане щільним ядром вуглецю і кисню. Це ядро, плюс тонкий шар гелію, називається білим карликом.
Але частка цих елементів по відношенню один до одного була невизначеною. «З теорії ми маємо спільне уявлення про те, як це повинно бути, але ми не можемо виміряти її безпосередньо», - говорить астрофізик Ноемі Гіомміле, який працює в Інституті досліджень астрофізики і планетології в Тулузі, Франція.
На щастя, деякі білі карлики кодують свою внутрішню природу на їх поверхні. Ці зірки змінюють свою яскравість у відповідь на внутрішні вібрації. Астрофізики можуть вивести внутрішню структуру зірки з вібрацій, подібно до того, як геологи дізнаються про внутрішній світ Землі, вимірюючи сейсмічні хвилі під час землетрусу.
Ноемі Гіомміле і його колеги використовували дані з космічного телескопа NASA Kepler, який спостерігає зірки, щоб відстежувати періодичні зміни їх яскравості. Головною метою Кеплера було знайти екзопланети, світи, що обертаються в інших зоряних систем. Але він також досліджував білий карлик KIC 08626021, розташований на відстані 1375 світлових років від нас у сузір'я Лебедя, протягом 23 місяців. Спостереження надали дані з високою точністю, ніж будь-коли, про крихітні зміни яскравості білого карлика і, побічно, про його вібрації.
Потім, Ноемі Гіомміле запозичив технологію комп'ютерного моделювання зі свого колишнього життя в якості авіаційного інженера, щоб з'ясувати, як зміни вібрацій пов'язані зі складом ядра. Команда керувала мільйонами симуляцій, шукаючи ті, які відтворювали точні зміни світла, які спостерігав Кеплер. Один симулятор ідеально підходить до даних, показуючи, що білий карлик має очікуване вуглецеве і кисневе ядро порожній з тонкою оболонкою гелію.
Але деталі були дивовижними. Ядро становило близько 86 відсотків кисню, на 15 відсотків більше, ніж те, на що фізики раніше розраховували. Це говорить про те, що щось у процесах, які перетворюють гелій на вуглець і кисень або елементи змішання в серці зірки протягом його активного терміну служби, має збільшити кількість кисню.
Кажуть, що у чотирьох інших білих карликів спостерігається аналогічна тенденція, каже співавтор книги Гілл Фонтен, астрофізик з Монреальського університету. «Ми, безумовно, продовжимо і проаналізуємо ще багато інформації». Якщо інші білі карлики виявляться схожими, результати відправлять теоретикам, які вивчають еволюцію зірок на кресленій дошці, каже він.
Білі карлики також вважаються попередниками наднових. Вважалося, що ці катастрофічні зоряні вибухи мають однакову внутрішню яскравість, що означає, що вони виглядали яскравіше або тьмяніше, залежно від їх відстані від Землі. Вимірювання їхніх фактичних відстаней призвело до відкриття, що Всесвіт розширюється з швидкістю, яку фізики пояснюють, посилаючись на таємничу речовину, звану темною енергією.
Більш пізні спостереження показують, що ці так звані стандартні свічки можуть бути не настільки стандартними. Якщо білі карлики мають різний вміст кисню, це може допомогти пояснити деякі відмінності в них, каже Фонтейн.
Облік цієї різниці може коли-небудь допомогти виявити деталі того, з чого складається темна енергія, каже астрофізик Олексій Філіпенко з Каліфорнійського університету в Берклі. Але до цих космологічних висновків поки ще дуже далеко.