悪い天文学| 四次星HD74438は、天文学者に星がどのように爆発するかを示しています

地球から約460光年離れたところに、小さいながらも美しい星団IC 2391があります。星団は約250個しかありませんが、そのうちの1つは特別です…実際には、4つ星の4つ星です。 このシステムを研究している天文学者は、星の間の複雑な相互作用が彼らのかなりの生命、そして多分-多分-かなりの死につながることを今や示しました。 それらは超新星として爆発しないかもしれませんが、そのようなシステムを壊滅的に死なせるのにそれほど時間がかからないことを私たちに示しています [link to paper]。

星はまとめてHD74438と呼ばれ、何十年もの間1つの星であると考えられていました。 しかし、この星は、見た目よりもはるかに明るいため、何かが起きているのではないかという疑いがあります。 四元系であることが明らかになったのは2017年のことでした。 HD 74438で撮影されたスペクトルは、そこに4つの星があり、2番目の連星を周回する連星のペアを示しました。これはいわゆる階層システムであり、より小さなシステムで構成されたシステムです。 クラスターIC2391は、わずか約4,000万年前のものであり、HD74438を既知の最年少の分光四元システムにしています。

2つのバイナリペアは異なります。 星AとBと呼ばれる1つのペアは、太陽の約1.7倍と1.5倍の質量であり、私たちの星よりも明るくなっています。合わせて、太陽の約14倍の明るさです。 それらは、21日に1回程度、まともな長さの楕円で互いに周回し、平均距離は約3,000万キロメートルで、太陽からの水星の距離の約半分です。

他の連星である星CとDは、太陽とほぼ同じ質量であるか、おそらく髪の毛が少ないです。 それらは互いにはるかに狭い軌道にあり、約1,000万kmの距離で1回軌道を回るのにわずか4。4日かかります。

星C/Dは6年ごとに星A/Bを周回しています。 軌道は4億5000万から12億キロメートルの範囲の非常に楕円形であり、それは彼らの運命を綴っていることがわかります。

太陽のような星は、水素原子核をその核のヘリウムに融合させることによってエネルギーを生み出します。 最終的にそれはなくなり、複雑なプロセスで、これは星が巨大な赤色巨星に膨らみ、その外層を吹き飛ばし、最終的にその高度に圧縮された非常に熱いコアを宇宙にさらすことにつながります。 そのオブジェクトを白色矮星と呼びます。 それは太陽と同じくらいの質量を持つことができますが、地球とほぼ同じサイズでなければなりません! それはそれを非常に密にし、1トンの質量を持つ白色矮星の立方センチメートルの材料を持っています。 うわぁ。

孤独な星の場合、これで話はほぼ終わりです。 白色矮星は数十億年にわたって衰退します、そしてそれはそれです。

しかし、星がまだ正常な星によって周回されているバイナリシステムにある場合、状況は大きく異なる可能性があります。 それは、白色矮星に積み重なる他の星から物質を引き離すことができます。 白色矮星の巨大な重力は、地球の数十万倍の強さで、この物質を十分に圧縮して、爆弾のように爆発する熱核融合を起こすことができます。

これは大量のエネルギーを吹き飛ばし、太陽の数千倍の明るさの新星と呼ばれるものを作り出すことができます。 しかし、十分な量の物質が核融合を起こすと、爆風が非常に大きくなり、星全体が引き裂かれ、太陽の100億倍の明るさになる超新星が生成されます。 Ka —そして私はこれを十分に強調することはできません—ブーム。

一般に、白色矮星は、爆発する前に、太陽の約1.4倍の質量を得るのに十分な物質を降着させる必要があります。 これは、最初に優秀な天文学者スブラマニアンチャンドラセカールによって計算されたため、チャンドラセカール限界と呼びます。

これでHD74438に戻ります。最終的には、星Aと星Bの両方が燃料を使い果たし、赤色巨星になり、次に白色矮星になります。 どちらもそれ自体では爆発するほど大きくはなく、軌道を考えると、互いに物質を引き離さないように十分に離れている必要があります。

…今彼らの軌道。 天文学者は、このシステムが時間の経過とともに何をするのか、どのように進化するのかを調べました。 洗練されたシミュレーションを使用して、彼らは驚くべき何かを発見しました。C/ Dバイナリペアからの重力は、時間の経過とともにA / B軌道を突いて進み、単一のより大きな星に融合します。 彼らはまた、逆のことが起こる可能性もあることを示しています、CとDはそれらを不安定にするA/Bの重力のために合併します。

このような合併は前代未聞ではありません。 いっかくじゅう座V838いっかくじゅう座は、2つの星が合体したときに放出される塵とガスの巨大な雲だと思います。 最終的に、より重い星は白色矮星になります。 HD 74438のシミュレーションは、A/B合併またはC/D合併の結果として生じる白色矮星がチャンドラセカール限界を超えないことを示しています。 時間の経過とともに、2つの白色矮星自体が融合する可能性があることを付け加えておきます。 そうした場合、その制限を超えて爆発します。 しかし、それは非常に長い間起こりませんでした。

したがって、HD 74438は、数十億年後にそのような超新星をもたらすかもしれないし、もたらさないかもしれませんが、これはそのような爆発が起こり得る別の方法であることを示しています。 通常の伴星を持つ白色矮星が爆発する可能性があること、またはバイナリ内の2つの白色矮星が融合して爆発する可能性があることを私たちは知っています。 HD 74438の星がほんの少しだけ重い場合、超新星としての運命、または両方のバイナリが十分に大きい場合は超新星としての運命は封印されます。

これは超新星を生成するための非常に一般的な方法ではありませんが、チャンドラセカール限界以下の白色矮星が合体して限界を超える可能性があること、また宇宙には星を爆発させるための多くの経路があることを示しています。 これらの爆発は鉄やカルシウムのような重い元素を作り出し、宇宙で、あるいは少なくとも私たちの場合は地球で生命が発生することを可能にします。 そのようなことが起こる可能性のある非常に多くの異なる方法があることを知っているのはかなりいいことです。

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