Vit Dvärg Atmosfär Återskapad I Labbet

Vita dvärgar är de glödande kolklumparna som blir över efter att stjärnor har förbrukat allt sitt bränsle. De är varma, täta och små, vanligtvis med solens massa packad i jordens volym.

Strukturen för dessa objekt är komplex. Astronomer kan inte se de glödande kolglöden eftersom vita dvärgar alltid är omgivna av ett tunt, tätt lager av gas, som dras in av stjärnans intensiva gravitation.

Det är denna gas som lyser med ett intensivt vitt ljus vid temperaturer vanligtvis mellan 8000K och 16.000K – som jämförelse är solens atmosfär cirka 6000K. Gasen är till stor del väte men kan även innehålla helium, olika metaller och kol.

Dessa element är alla lätta att identifiera genom att titta på de karakteristiska frekvenserna vid vilka elementen avger och absorberar ljus, en teknik som kallas spektroskopi. Men den intensiva värmen och trycket vid ytan av dessa stjärnor förvränger spektra, vilket gör att linjerna sprids till exempel.

Det är praktiskt för astronomer eftersom de kan använda dessa förvrängningar för att räkna ut trycket vid ytan, vilket beror på ytans gravitation. I kombination med andra data, som temperaturmätningar, kan de räkna ut stjärnans radie och massa.

Så spektroskopi är ett enormt kraftfullt verktyg.

Det finns dock ett problem. Massan och radien som beräknas på detta sätt stämmer inte alltid överens med de värden som beräknats på andra sätt, till exempel genom att mäta stjärnans rörelse genom rymden.

Så astronomer vill bättre förstå de processer som påverkar spektra av vit dvärgatmosfär.

Gå in på Ross Falcon på Sandia National Laboratories i New Mexico och några kompisar. Sandia råkar ha planetens mest kraftfulla röntgenapparat, en enhet som kallas Z Pulsed Power Facility.

De här killarna använder röntgenstrålar från den här maskinen för att värma upp en tunn vägg av guld i änden av ett provrör som innehåller väte. Guldet värmer snabbt upp vätet och skapar en plasma med hög densitet vid en temperatur på 10 000K eller så.

Det återger mer eller mindre exakt förhållandena i atmosfären hos en vit dvärg. Falcon och co mäter sedan gasens spektrum för att se hur förhållandena påverkar den.

Med hjälp av data har dessa killar kunnat förfina astronomers modeller av vit dvärgsatmosfär för att få en bättre förståelse av själva stjärnorna, deras massa och radie, till exempel.

Arbetet är dock långt ifrån över. Falcon och co vill nu ta med några av de andra elementen som förekommer i vita dvärgspektra. De har påbörjat preliminära experiment med helium och hoppas kunna undersöka spektra av kol och syre inom en snar framtid.

Utöver det vill Falcon och co återskapa de kraftfulla magnetfält som finns runt några vita dvärgar, för att se vilket inflytande dessa har på spektra.

Det är lättare sagt än gjort. Z Pulsed Power Facility har inga problem att generera kraftfulla magnetfält – svårigheten är att använda dem på ett kontrollerat sätt i ett experiment. Så det finns arbete att göra av Falcons grupp och andra som också arbetar på Sandia.

Men att återskapa ytan av stjärnor på jorden - det är coolt.

Ref: arxiv.org/abs/1210.0832 : Skapa vita dvärgfotosfärer i laboratoriet: Strategi för astrofysiktillämpningar

Dölj