Ένα άστρο σκέτο διαμάντι! An Earth-size Diamond in the Sky: The Coolest Known White Dwarf Detected

Καλλιτεχνική απεικόνιση του μικρού λευκού νάνου που κινείται σε τροχιά γύρω από το μεγαλύτερο άστρο νετρονίου και έχει μετατραπεί σε διαμάντι. An artist’s conception of a white dwarf star in orbit with pulsar PSR J2222-0137. We live in a vast, dark Universe, which makes the smallest and coolest objects extremely difficult to detect, save for a stroke of luck. Often times this luck comes in the form of a companion. Take, for example, the first exoplanet detected due to its orbit around a pulsar — a rapidly spinning neutron star. A team of researchers using the National Radio Astronomy Observatory’s Green Bank Telescope and the Very Long Baseline Array (VLBA), as well as other observatories have repeated the story, detecting an object in orbit around a distant pulsar. Except this time it’s the coldest, faintest white dwarf ever detected. So cool, in fact, its carbon has crystallized. Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Ουισκόνσιν-Μιλγουόκι χρησιμοποιώντας ισχυρά επίγεια τηλεσκόπια όπως τα GBT και VLBA έκαναν μια εντυπωσιακή ανακάλυψη. Εντόπισαν σε απόσταση 900 ετών φωτός από τη Γη ένα λευκό νάνο με ξεχωριστά χαρακτηριστικά.Εχει μέγεθος παρόμοιο με της Γης και σύμφωνα με τους ερευνητές έχει μετασχηματιστεί σε ένα γιγάντιο... διαμάντι!

Πανάρχαιος και σπάνιος

Using the Green Bank Telescope - the world’s largest fully steerable radio telescope, Kaplan et al. (2014) made observations of the pulsar PSR J2222-0137 and its invisible companion. A pulsar is basically a neutron star - an ultra-dense remnant core of a massive star. The observations showed that PSR J2222-0137 is 1.20 ± 0.14 times the Sun’s mass and its invisible companion is 1.05 ± 0.06 times the Sun’s mass. Both objects circle around each other with an orbital period of 2.45 days. The pulsar’s invisible companion tugs at the pulsar, allowing its presence to be inferred. Based on its measured mass, the pulsar’s invisible companion is not massive enough to be a black hole. Furthermore, the companion’s orbit is too circular for it to be another neutron star since neutron stars form in violent supernova explosions that would leave behind a system with a high eccentricity. Despite deep optical and near-infrared searches, the pulsar’s companion remained invisible. This suggests that the companion is likely a very old and very cool white dwarf with a surface temperature of less than 3000K. At such a temperature, it would be far cooler than any known white dwarf. The invisible white dwarf companion of PSR J2222-0137 may have cooled enough to have already crystallised and is now in the faster Debye cooling regime. Here, the crystal lattice of the white dwarf causes coherent vibration which allows the white dwarf to cool more rapidly. The paper has been accepted for publication in the Astrophysical Journal and may be viewed here.

Ένας λευκός νάνος είναι το υπόλειμμα του πυρήνα ενός μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του αστέρα αυτού. Οι λευκοί νάνοι είναι το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» (τα άλλα δύο είναι οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες). Ο Ήλιος αφού πρώτα διογκωθεί και μετατραπεί σε ερυθρό γίγαντα αναμένεται στη συνέχεια να καταλήξει σε λευκό νάνο σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

An image taken in visible light at the SOAR telescope of the field of the pulsar/white dwarf pair. The exact location of the white dwarf is known to a pixel. But it’s not there. Credit: NOAO

Ο λευκός νάνος που εντόπισαν οι ερευνητές βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το άστρο νετρονίου PSR J2222-0137 και έχει μέγεθος παρόμοιο με αυτό της Γης. Είναι ο λιγότερο θερμός και λιγότερο φωτεινός λευκός νάνος που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα. Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι η θερμοκρασία του δεν ξεπερνά τους 2.700 βαθμούς Κελσίου όταν για παράδειγμα, ο Ήλιος αναπτύσσει σε κάποιες περιοχές (στο κέντρο του) θερμοκρασίες πέντε χιλιάδες φορές μεγαλύτερες.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτός ο λευκός νάνος αποτελείται από άνθρακα και οξυγόνο και ότι οι χαμηλές (για άστρο) θερμοκρασίες υποχρέωσε τον άνθρακα να κρυσταλλοποιηθεί μετατρέποντας έτσι τον λευκό νάνο σε ένα γιγάντιο κοσμικό διαμάντι. Άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του… διαμαντένιου νάνου είναι ότι οι ερευνητές υπολογίζουν ότι είναι 11 δισ. ετών έχει δηλαδή ίδια ηλικία  με εκείνη του γαλαξία μας. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astrophysical Journall»