Különös fehér törpék
A Hold átmérőjűtől a bolygóval rendelkezőig
A Naphoz hasonló, közepes méretű csillagok életük vége felé vörös óriássá fúvódnak fel, majd magjukban leállnak a termonukleáris fúziók. Ám 0,35 naptömegnél nagyobb csillagok esetében a magnak még van akkora sugárnyomása, hogy lefújja az égitest külső rétegeit, melyekből planetáris köd képződik, a mag pedig tipikusan Föld átmérőjű, de jellemzően a naptömeg 60 százalékát kitevő, roppant sűrű, lassan lehűlő fehér törpévé válik. A 0,35 naptömegnél kisebb csillagok magjának viszont nincs ekkora sugárnyomása, és az egész csillag húzódik össze fehér törpévé. De bármiként is jönnek létre, ezen égitestcsoportnak is vannak érdekes, az átlagostól eltérő képviselői.
2021-ben a Kaliforniai Műszaki Egyetem asztrofizikusa, Ilaria Caiazzo által vezetett kutatócsoport felfedezte a tőlünk 130 fényévre található ZTF J1901+1458 kódjelű különös csillagot. Anyaga szupersűrű, mágneses tere milliárdszor erősebb a Föld mágneses mezejénél, tengelyforgása pedig roppant gyors: hétpercenként tesz meg egy teljes fordulatot. Ami pedig a legérdekesebb: bár sugara mindössze 1 700 km – megjegyzendő: a Föld sugara kb. 6 300 km –, így alig nagyobb átmérővel rendelkezik, mint a Hold, mégis másfélszer nagyobb tömeggel bír, mint a Nap. Miként lehet egy ilyen apró csillagnak – az eddig ismert legkisebb fehér törpének – ekkora hatalmas tömege? Valószínűleg azért, mert két egymás körül keringő fehér törpe összeolvadásából jött létre, mely folyamat során óriási tömeg préselődött egy kicsiny térrészbe.
Idén pedig újabb érdekes fehér törpére bukkant az említett tudóscsoport. A mintegy 1 300 fényévre eső égitestet a rómaiak kétarcú istenéről Janusnak nevezték el, mivel egyik féltekéjének a felszínét hidrogén, a másikét hélium alkotja. Mi lehet ennek az oka? A választ keresve két hipotézist állítottak fel. Az első szerint a kétarcúság a fehér törpék egy részének a fejlődésére vezethető vissza. A fehér törpék kialakulása után a nehezebb elemek lesüllyednek a belső tartományokba, a könnyebbek pedig – s közülük is a legkönnyebb, a hidrogén – felemelkednek a felszínre. Idővel azonban, ahogy a csillag hűlni kezd, az elméletek szerint az elemek összekeveredhetnek, egyes esetekben a hidrogén a belső tartományokba ereszkedik, a felszínen pedig a hélium válik uralkodóvá. A kutatócsoport úgy véli, a Janus esetében ezt az átalakulást figyelhetjük meg. S hogy ez a folyamat miért indult meg hamarabb az egyik oldalon, mint a másikon? Azért, mert az égitestek mágneses tere általában aszimmetrikus, az egyik oldalukon erősebb, a másikon gyengébb. Az erős mágneses mező viszont megnehezítheti az elemek keveredését, ha pedig a Janus egyik féltekéje fölött az erőtér erősebb, akkor alatta a hidrogén lassabban keveredik, s hosszabb ideig marad domináns, mint a másik félteke felszínén. A másik elmélet azonban egyedül az aszimmetrikus mágneses mezőre vezeti vissza a kétarcúságot. Eszerint a mágneses mező megváltoztatja a fehér törpe gázainak nyomását, sűrűségét, és ahol az erőtér erősebb, ott alatta hidrogénóceán alakul ki. Melyik hipotézis fedi a valóságot? Ennek eldöntése további kutatásokat igényel.
Az Európai Űrügynökség (ESA) Gaia nevű űrtávcsövével az utóbbi években fedezték fel a 90 fényévre lévő WDJ214–4035 jelű, mintegy tízmilliárd éves fehér törpét, mely körül egykori naprendszere bolygóinak a maradványai keringenek. S bár a fehér törpék nagy része döntően hidrogénből és héliumból áll, a WDJ2147–4035-ben káliumot, nátriumot, valamint lítiumot is kimutattak. Ezt pedig azzal magyarázzák, hogy naprendszere bolygómaradványai közül több is belezuhant a csillagba, és a fent említett nehezebb elemekkel gazdagították a fehér törpét. Ugyancsak különleges összetételű a nagy-britanniai Warwicki Egyetem fizikaprofesszora, Boris Gaensicke vezette kutatócsoport által felfedezett SDSS0922+2928 és az SDSS1102+2054 kódjelű fehér törpe (az előbbi 400, az utóbbi 220 fényévre található), melyek felszíne nagyon gazdag oxigénben, magjuk pedig oxigénből és neonból áll. Ezzel részben bizonyítottá váltak azok az elméleti modellek, melyek szerint a kb. 7-10 naptömegnyi csillagok vagy oxigénben roppant gazdag fehér törpékké zsugorodnak, vagy összeroppannak, és szupernóvaként felrobbannak. Az oxigén-neon maggal rendelkező fehér törpék magját vastag szénréteg övezi, ami megakadályozza az oxigén feláramlását a felszínre, ám minél nagyobb tömegű volt az eredeti csillag, annál vékonyabb a szénréteg, így egyre több oxigén áramlik a felszínre. Ezek az oxigén-neon maggal, oxigénben gazdag felszínnel bíró fehér törpék pedig olyan csillagok maradványai, melyek épphogy elkerülték szupernóvaként való felrobbanásukat.
Lehet-e életre alkalmas bolygót keresni egy fehér törpe körül? Már korábban is felállították azt az elméletet, mely szerint az eredeti csillag külső rétegei ledobása után naprendszere külső bolygói lassan a fehér törpe közelébe vándorolnak a gravitációs erők miatt, s a lakhatósági zónájukba is bekerülhetnek. Az University College London asztrofizikusa, Jay Farihi által vezetett kutatócsoport pedig a közelmúltban rábukkant egy fehér törpére és a lakhatósági zónájában keringő Hold méretű égitestekre, mely utóbbiak mozgása arra utal, hogy egy közeli bolygó gravitációs ereje hat rájuk. Talán még fehér törpéknek is lehet lakható planétájuk.
Lajos Mihály
