Астрономы наблюдали искривление света вокруг одиночного белого карлика

Астрономы непосредственно измерили массу мертвой звезды, используя эффект, известный как микрогравитация, который впервые был предсказан Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности и впервые наблюдался двумя кембриджскими астрономами 100 лет назад.

Международная команда, возглавляемая Кембриджским университетом, использовала данные двух телескопов, чтобы измерить, сколько света от далекой звезды преломляется вокруг белого карлика, известного как LAWD 37, в результате чего далекая звезда временно меняет свое видимое положение на небе.

Это первый раз, когда этот эффект был обнаружен для одиночной изолированной звезды, кроме нашего Солнца, и впервые была непосредственно измерена масса такой звезды. Результаты сообщаются в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.

LAWD 37 — белый карлик, появившийся в результате смерти звезды, подобной нашей. Когда звезда умирает, она перестает сжигать свое топливо и выбрасывает внешнюю материю, оставляя только свое горячее плотное ядро. В этих условиях материя в том виде, в каком мы ее знаем, ведет себя совсем по-другому и превращается в нечто, называемое электронно-вырожденной материей.

«Белые карлики дают нам представление о том, как развиваются звезды — однажды наша звезда превратится в белого карлика», — сказал ведущий автор исследования доктор Питер Макгилл, который проводил исследование во время защиты докторской диссертации. в Кембриджском институте астрономии. Макгилл сейчас работает в Калифорнийском университете в Санта-Круз.

LAWD 37 хорошо изучен, так как он относительно близок к нам. Этот белый карлик, находящийся в 15 световых годах от нас в созвездии Мухи, является остатком звезды, которая умерла около 1,15 миллиарда лет назад.

«Поскольку этот белый карлик находится относительно близко к нам, у нас есть много данных о нем — у нас есть информация о его световом спектре, но недостающим элементом головоломки было измерение его массы», — сказал Макгилл. .

Масса — один из важнейших факторов эволюции звезды. для большинства астральные тела, астрономы делают вывод о массе косвенно, полагаясь на надежные и часто непроверенные предположения моделирования. В редких случаях, когда масса может быть определена напрямую, у объекта должен быть компаньон, например, двойная звездная система. Но для отдельных объектов, таких как LAWD 37, нужны другие методы определения массы.

Макгилл и его международная команда коллег смогли использовать пару телескопов — телескоп Gaia Европейского космического агентства и космический телескоп Хаббла — для получения первого точного измерения массы LAWD 37 путем предсказания, а затем наблюдения астрометрического эффекта, предсказанного первым. по Эйнштейну.

В своей общей теории относительности Эйнштейн предсказал, что когда массивный компактный объект проходит перед далекая звездасвет от звезды будет огибать тело переднего плана из-за этого гравитационное поле. Этот эффект известен как микрогравитация. В 1919 году два британских астронома — Артур Эддингтон из Кембриджа и Фрэнк Дайсон из Гринвичской королевской обсерватории —Впервые этот эффект был обнаружен во время солнечного затмения., что стало первым популярным подтверждением общей теории относительности. Однако Эйнштейн был настроен пессимистично по поводу того, что этот эффект когда-либо будет обнаружен для звезд за пределами нашей Солнечной системы.

В 2017 году астрономы исследователь Гравитационный эффект тонкого линзирования другого близкого белого карлика в двойной системе, Stein 2051 b, который был первым обнаружением этого эффекта для звезды, отличной от нашего Солнца. Теперь команда под руководством Кембриджа обнаружила воздействие LAWD 37, дав первое прямое измерение массы одиночного белого карлика.

С помощью спутника Gaia Европейского космического агентства (ЕКА), который создает наиболее точную и полную многомерную карту Млечного Пути, астрономы смогли предсказать движение LAWD 37 и точно определить точку, в которой он выстроится достаточно близко к фоновая звезда для обнаружения сигнала линзы.

Используя данные Gaia, астрономы смогли направить космический телескоп Хаббла в нужное место в нужное время, чтобы наблюдать за этим явлением, которое произошло в ноябре 2019 года, через 100 лет после знаменитого эксперимента Эддингтона/Дайсона.

Поскольку фоновый свет был очень тусклым, главной задачей астрономов было выделение сигнала линзы из шума. «Эти события редки, а последствия минимальны», — сказал Макгилл. «Например, измеренный нами размер удара подобен измерению длины автомобиля на Луне, если смотреть с Земли, и в 625 раз меньше, чем удар, измеренный в 1919 году. солнечное затмение. »

Как только сигнал линзы был извлечен, исследователи смогли измерить величину астрономической аберрации фонового источника, которая пропорциональна массе белого карлика, и получить гравитационную массу LAWD 37, которая составляет 56% массы нашей планеты. солнце. Это согласуется с предыдущими теоретическими предсказаниями для скопления LAWD 37 и поддерживает современные теории эволюции белых карликов.

«Точность измерения массы LAWD 37 позволяет нам проверить взаимосвязь между массой и радиусом белые карлики«Это означает проверку свойств материи в экстремальных условиях внутри этой мертвой звезды», — сказал Макгилл.

Исследователи говорят, что их результаты открывают двери для предсказаний будущих событий с данными Gaia, которые могут быть обнаружены космическими обсерваториями, такими как JWST, преемница Хаббла.

«Gaia действительно изменила правила игры — здорово иметь возможность использовать данные Gaia для прогнозирования событий, а затем отслеживать их», — сказал Макгилл. «Мы хотим продолжать измерять эффект гравитационного микролинзирования и получать измерения массы многих других типов звезд».