Białe karły są niezwykle głośne

Badania przeprowadzone na potrzeby misji kosmicznej LISA przewidują, że szum tła fal grawitacyjnych emitowanych przez orbitujące białe karły będzie silniejszy niż szum pochodzący od podwójnych czarnych dziur. Na szczęście będzie można go odfiltrować.

Misja LISA

.Badania „On the uncertainty of the White Dwarf Astrophysical Gravitational Wave Background” i „Likelihood of white dwarf binaries to dominate the astrophysical gravitational wave background in the mHz band”, przeprowadzone przez naukowców z Radboud University w Holandii, pod kierownictwem Gijsa Nelemansa, zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna – Laserowa Interferometryczna Antena Kosmiczna) ma zostać uruchomiona przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) w połowie lat 2030. Radboud University buduje między innymi „oczy” urządzenia – oprogramowanie, mechanizm naprowadzania i elektronikę odczytu.

LISA będzie mierzyć fale grawitacyjne pochodzące od zwartych podwójnych gwiazd, par białych karłów, supermasywnych łączących się czarnych dziur i innych egzotycznych obiektów we Wszechświecie. Jako produkt uboczny obserwacji, LISA wychwyci również szum tła pochodzący od tysięcy miliardów czarnych dziur, które połączyły się dawno temu.

Białe Karły i ich szum

.Astronomowie z Radboud University zaangażowani w budowę LISA, opracowali modele mające na celu sprawdzenie czy szum tła białych karłów można uchwycić w taki sam sposób, jak szum tła czarnych dziur.

Modele wykazały, że białe karły i ich szum tła jest silniejszy niż ten pochodzący od czarnych dziur. „Zakładaliśmy, że LISA nigdy nie będzie w stanie wykryć zbiorowego sygnału pochodzącego od białych karłów. A teraz nasze modele pokazują, że białe karły przyćmiewają czarne dziury” – mówi Seppe Staelens z Radboud University.

Astronomowie postrzegają szum tła białych karłów jako szansę na zbadanie ewolucji gwiazd takich jak Słońce w odległych galaktykach. „Za pomocą teleskopów możemy badać tylko białe karły w naszej własnej Drodze Mlecznej, ale dzięki LISA będziemy mogli słuchać tych w innych galaktyk. Co więcej, oprócz szumu tła czarnych dziur i szumu białych karłów, może będziemy w stanie wykryć inne egzotyczne procesy z wczesnego Wszechświata” – podsumowuje Nelemans.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG