Mokslo proveržis: sužinokite, kokias Visatos paslaptis atskleidė 26 000 mirusių žvaigždžių

Tyrimas, kuriame dalyvavo daugiau nei 26 000 baltųjų nykštukių žvaigždžių, atskleidė subtilią, tačiau labai svarbią detalę apie šias tankias, nykstančias kadaise buvusių gyvybingų saulių liekanas.

Mokslininkai patvirtino, kad karštesnės baltosios nykštukės yra šiek tiek didesnės už savo vėsesnes „koleges“, net jei jų masės yra vienodos.

Šis seniai teoriškai žinomas reiškinys atskleidžia ekstremalų žvaigždžių elgesį ir gali padėti ištirti sunkiausiai aptinkamus Visatos komponentus, pavyzdžiui, tamsiąją medžiagą.

Ekstremalių fizikos paslapčių atskleidimas

Baltosios nykštukės yra paskutinė tokių žvaigždžių kaip mūsų Saulė evoliucijos stadija. Išsekus jų branduoliniam kurui, lieka tokie žvaigždžių branduoliai, kuriuose yra tiek daug masės, kad arbatinis šaukštelis jų medžiagos sveria daugiau nei toną.

Šios žvaigždės, kurių gravitacija šimtus kartų stipresnė už Žemės, tampa natūraliomis laboratorijomis, kuriose galima tirti ekstremalių gravitacinių jėgų poveikį.

Komanda, vadovaujama Johnso Hopkinso universiteto mokslininkų, išmatavo, kaip gravitacija veikia šių žvaigždžių skleidžiamas šviesos bangas.

Šviesa, ištrūkusi iš didžiulės baltosios nykštukės gravitacinės traukos, praranda energiją – šis reiškinys vadinamas gravitaciniu raudonuoju poslinkiu. Šis procesas, numatytas Einšteino bendrojoje reliatyvumo teorijoje, ištempia šviesos bangas, todėl jos atrodo raudonesnės.

Analizuodami šį raudonąjį poslinkį, mokslininkai patvirtino, kad aukštesnė temperatūra šiek tiek išplečia baltųjų nykštukių išorinius dujinius sluoksnius.

„Baltosios nykštukės yra neįtikėtinai naudingos tikrinant pagrindinius fizikos principus.

Suprasdami jų elgesį galime atskirti žinomus fizikinius efektus nuo galimų naujų fizikinių reiškinių, kurie gali padėti atrasti tokius atradimus kaip tamsioji materija ar kvantinė gravitacija“, – sakė tyrimo vadovė Nicole Crumpler.

Peržengta nauja riba žvaigždžių tyrimų srityje

Šis tyrimas grindžiamas ankstesniais tos pačios grupės tyrimais, kurie 2020 m. parodė, kaip baltosios nykštukės mažėja, kai įgauna masę dėl „elektronų degeneracijos spaudimo“.

Šis kvantinis mechaninis reiškinys palaiko žvaigždės tankio branduolio stabilumą be branduolių sintezės. Tačiau iki šiol mokslininkams trūko duomenų, kurie patvirtintų, kaip temperatūra veikia baltųjų nykštukių dydį.

Išvadas pavyko padaryti pasinaudojus Sloano skaitmeninės dangaus apžvalgos (Sloan Digital Sky Survey) ir Europos kosmoso agentūros misijos „Gaia“ duomenimis. Šios iniciatyvos kartu kartografuoja ir stebi milijonus dangaus objektų, todėl baltosios nykštukės tiriamos beprecedenčiu tikslumu.

„Atlikdami vis tikslesnius matavimus artėjame prie žvaigždžių evoliucijos ribų supratimo.

Pavyzdžiui, kas lemia, ar žvaigždė tampa baltąja nykštuke, neutronine žvaigžde ar juodąja skyle? Šie klausimai tebėra svarbiausi astrofizikoje“, – sakė viena iš tyrimo autorių Džono Hopkinso astrofizikos profesorė Nadia Zakamska.

Neįtikėtinos tamsiosios materijos prigimties užuominos

Baltosios nykštukės taip pat gali būti raktas į tamsiosios medžiagos – nematomos medžiagos, sudarančios didžiąją dalį Visatos masės – paslapties atskleidimą.

Nors tamsioji medžiaga neskleidžia šviesos, jos gravitacinis poveikis daro įtaką žvaigždžių ir galaktikų elgesiui. Tyrėjai mano, kad subtilūs baltųjų nykštukių struktūros pokyčiai gali atskleisti egzotiškų tamsiosios medžiagos dalelių, pavyzdžiui, aksionų, buvimą.

„Jei dvi baltosios nykštukės yra tame pačiame tamsiosios medžiagos lopinėlyje, jų struktūros gali būti pakeistos panašiai. Tai galėtų būti labai svarbus įrodymas konkretiems tamsiosios medžiagos modeliams pagrįsti“, – aiškino N. Crumpler.

Nepaisant dešimtmečius trunkančių tyrimų, tamsioji medžiaga išlieka viena didžiausių mokslo mįslių.

„Mes atmetėme daugybę galimybių, tačiau vis dar nežinome, kas tai yra“, – pripažino Crumpler.

Tyrimo vadovė pridūrė, kad būtent todėl tokių objektų kaip baltosios nykštukės tyrimai yra tokie svarbūs – „jie teikia vilties, kad mūsų supratimas gali būti proveržis“.