Ο πιο καυτός λευκός νάνος στην κατηγορία του

Πηγή: PhysOrg, 12 Δεκεμβρίου 2008

Μια ομάδα αστρονόμων παρουσίασε σημαντικές παρατηρήσεις στο άκρο υπεριώδες φάσμα του λευκού νάνου KPD 0005 +5106 και αποκάλυψε ότι είναι από τα θερμότερα γνωστά αστέρια, με θερμοκρασία 200.000 Κέλβιν στην επιφάνεια του. Το περιοδικό Astronomy & Astrophysics δημοσιεύει αυτή την ανακάλυψη, η οποία έγινε με φασματοσκοπικές παρατηρήσεις του διαστημικού παρατηρητηρίου της NASA Far-Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE).

Το άστρο αυτό είναι τόσο καυτό που το φάσμα της φωτόσφαιρας του έχει γραμμές εκπομπής στο υπεριώδες τμήμα, ένα φαινόμενο που δεν έχουμε ποτέ δει μέχρι σήμερα. Αυτά τα χαρακτηριστικά των εκπομπών προέρχονται από εξαιρετικά ιονισμένο ασβέστιο (εννέα φορές ιονισμένο), που αποτελεί το υψηλότερο στάδιο ιονισμού για ένα χημικό στοιχείο που ανακαλύφθηκε ποτέ σε αστρικό φάσμα φωτόσφαιρας.

Οι λευκοί νάνοι στο σφαιρικό σμήνος M4. Σε αυτή την εικόνα, μόνο τα πιο εξασθενημένα αστέρια είναι λευκοί νάνοι

Αστέρια με ενδιάμεση μάζας (1-8 ηλιακές μάζες) τερματίζουν τη ζωή τους ως λευκοί νάνοι στο μέγεθος της Γης, μετά την εξάντληση των πυρηνικών καυσίμων τους. Κατά τη διάρκεια της μετάβασης από ένα άστρο, όπου γινόταν σύντηξη κυρίως του υδρογόνου, στο στάδιο του λευκού νάνο, το αστέρι γίνεται πολύ καυτό. Πολλά τέτοια αντικείμενα είναι γνωστά με επιφανειακές θερμοκρασίες, περίπου, 100.000 Kelvin. Οι θεωρίες της αστρικής εξέλιξης προβλέπουν ότι τα αστέρια μπορεί να είναι πολύ θερμότερα. Ωστόσο, η πιθανότητα σύλληψης μιας τέτοιας καυτής κατάστασης είναι εξαιρετικά χαμηλή, διότι αυτή η φάση είναι μάλλον βραχύβια.

Από την ανακάλυψη του ως ένα ς αμυδρό μπλε άστρο το 1985, το αντικείμενο KPD 0005+5106 έτυχε ιδιαίτερης προσοχής, διότι τα οπτικά φάσματα που λήφθηκαν με επίγεια τηλεσκόπια έδειχναν ότι αυτός ο λευκός νάνος είναι πολύ καυτός. Επιπλέον, ανήκει σε μια συγκεκριμένη σπάνια κατηγορία λευκών νάνων οι ατμόσφαιρες των οποίων κυριαρχούνται από το ήλιο. Μια λεπτομερής ανάλυση αυτών των φασμάτων, σε συνδυασμό με υπεριώδεις παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST), οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι το αντικείμενο KPD 0005+5106 έχει θερμοκρασία 120.000 Kelvin, γεγονός που το κατέστησε το πιο καυτό μέλος της κατηγορίας. Ωστόσο, ανακαλύφθηκαν κι άλλοι παρόμοιοι καυτοί λευκοί νάνοι πριν από λίγα χρόνια με την Έρευνα του Ουρανού Sloan Digital

Το παρατηρητήριο FUSE εκτελεί φασματοσκοπία στην άκρα υπεριώδη περιοχή του φάσματος, που είναι απρόσιτες για το Hubble. Κατά τη διάρκεια της ζωής του (1999-2007), το FUSE συχνά παρατηρούσε το KPD 0005+5106, επειδή χρησιμοποιήθηκε ως στόχος για τη βαθμονόμηση της απόδοσης του τηλεσκοπίου. Η ομάδα των αστρονόμοι, συμπεριλαμβανομένων των K. Werner, T. Rauch και J. Kruk, έκανε χρήση όλων των συσσωρευμένων δεδομένων και έτσι απέκτησε στοιχεία με εξαιρετική ποιότητα. Η στενή επιθεώρηση του αποκάλυψε την παρουσία δύο γραμμών εκπομπής από το ασβέστιο καθώς και την αστρική ατμόσφαιρα του, οπότε έγινε γνωστό το μοντέλο της προέλευσης της φωτόσφαιρας. Η ανάλυση αποδεικνύει ότι η θερμοκρασία πρέπει να είναι 200.000 Kelvin, για να είναι δυνατή η παρουσία αυτών των γραμμών εκπομπής.

Τέλος, αν και θεωρητικά προβλέπεται η ύπαρξη τέτοιων καυτών λευκών νάνων, το αστέρι αυτό αποτελεί μια πρόκληση αυτών που ξέρουν οι αστρονόμοι για την αστρική εξέλιξη λόγω της σύνθεσής του. Η ποσότητα του ασβεστίου υπολογίζεται να είναι 1-10 φορές αυτής πάνω στον ήλιο  μας, και σε συνδυασμό με την πλούσια σε ήλιο φύση της ατμόσφαιρας του, αποτελεί μια χημική επιφανειακή σύνθεση που δεν προβλέπεται από το μοντέλο της αστρικής εξέλιξης.