Myśleli, że te gwiazdy są starsze niż wszechświat. W końcu rozwiązano zagadkę ich pochodzenia

Gwiazdy takie jak Słońce po wyczerpaniu wodoru, swojego głównego paliwa, przechodzą w stadium czerwonego olbrzyma, w którym syntetyzują coraz cięższe pierwiastki. Ostatecznie jednak taki czerwony olbrzym zaczyna odrzucać swoje zewnętrzne warstwy, które - oddalając się od gwiazdy - tworzą tzw. mgławicę planetarną. W miejscu gwiazdy pozostaje jej dawne jądro o rozmiarach zbliżonych do rozmiarów Ziemi i masie połowy Słońca. Taki biały karzeł wystawiony na przestrzeń kosmiczną stopniowo stygnie przez wiele miliardów lat, z czasem przechodząc w stadium czarnego karła. Tutaj drobna uwaga: czas stygnięcia białego karła jest znacznie dłuższy od obecnego wieku wszechświata. Oznacza to, że choć białych karłów we wszechświecie jest mnóstwo, to żaden z nich nie zdążył jeszcze ostygnąć na tyle, aby stać się czarnym karłem.

Gdy umiera gwiazda, w 97 proc. przypadków staje się ona właśnie takim białym karłem. W bardzo nietypowych przypadkach może to wyglądać zupełnie inaczej. Jeżeli warunki są odpowiednie, po gwieździe może pozostać biały karzeł o ekstremalnie niskiej masie, tzw. ELM (ang. extremely low mass white dwarf).

Opisane w najnowszym wydaniu magazynu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society odkrycie kolejnego obiektu tego typu można przyrównać wręcz do „odkrycia brakującego ogniwa ewolucyjnego w modelach powstawania układów podwójnych”, jak mówi Kareem El-Bardy z Obserwatorium Lick w Kalifornii. Jest to pierwszy obiekt, który znajduje się na etapie ewolucji bezpośrednio poprzedzającym powstanie ELM.

Problem z tymi obiektami jest taki, że owszem mogą one powstawać w toku normalnej ewolucji, ale potrzebują na to więcej czasu niż obecny wiek wszechświata szacowany na 13,8 mld lat. Nie ma jednak raczej możliwości, aby najpierw powstała gwiazda, a potem wszechświat, w którym się ona znajduje (!).

Odkrycia obiektów tego typu wskazuje, że musi istnieć inny sposób powstawania takich gwiazd. Teoretycznie, gwiazda taka mogłaby powstać w układzie podwójnym, w którym jedna gwiazda skutecznie pozbawiałaby materii drugą do tego czasu, aż tamta stałaby się ELM. Problem w tym, że astronomowie obserwowali już wiele białych karłów, które to same odzierają swoje towarzyszki z materii. Więcej, obserwowano już także białe karły ELM w układach z normalnymi gwiazdami. W żadnym z tych wypadków nie mógł zatem zachodzić proces opisywany powyżej.

Do wyjaśnienia zagadki ich powstania potrzeba było czegoś jeszcze. Naukowcy musieli znaleźć obiekt, który znajduje się na tym krótkim etapie ewolucji, na którym już nie jest zwykłą gwiazdą, a jeszcze nie stał się białym karłem ELM. W ten sposób można by było dostrzec proces, który prowadzi do ich powstania.

Po przeanalizowaniu miliarda gwiazd obserwowanych przez teleskop Gaia oraz Zwicky Transient Facility astronomom udało się odkryć 21 gwiazd, które były jedynie nieznacznie bardziej rozdęte od ELM, a co więcej na skutek silnego przyciągania grawitacyjnego drugiej gwiazdy układu miały rozciągnięty, spłaszczony kształt. Szczegółowa analiza wykazała, że 13 z tych gwiazd wciąż traci masę na rzecz swojej gwiezdnej towarzyszki i znajduje się na najlepszej drodze do tego, aby zostać białym karłem o ekstremalnie niskiej masie. Wychodzi zatem na to, że to właśnie odpowiednio "bliski" gwiezdny towarzysz jest w stanie ograbić gwiazdę z materii na tyle, że ta stanie się białym karłem o wyjątkowo niskiej masie.