Forskare har upptäckt att tidkrafter i tätt kringgående binära vita dvärgar genererar betydande intern värme, vilket får stjärnorna att expandera och nå oväntat höga temperaturer. Detta fenomen utmanar tidigare modeller och kan förklara tidiga kosmiska interaktioner som supernovor. Resultaten kommer från en studie ledd av Kyoto University.
Vita dvärgar, de kompakta resterna av stjärnor som förbrukat sitt kärnbränsle, kyls vanligtvis över tid i binära system där de kretsar kring en följeslagare. Observationer av kortperiodiska binärer —de som fullbordar omloppen på under en timme— visar dock anomalier: dessa vita dvärgar är ungefär dubbelt så stora som förutsagt och bibehåller yttemperaturer mellan 10 000 och 30 000 grader Kelvin, långt varmare än de vanliga 4 000 graderna för åldrande rester.
Ett team ledd av Lucy Olivia McNeill vid Kyoto University undersökte tidvärme som en möjlig orsak. Tidkrafter från en följeslagarstjärna deformerar och hettar upp den vita dvärgarnas inre, vilket leder till expansion. Deras teoretiska modell förutspår att denna uppvärmning driver temperaturerna till minst 10 000 grader Kelvin och förändrar orbitaldynamiken.
Som McNeill noterade: «Tidvärme har haft viss framgång i att förklara temperaturer hos heta Juptrar och deras orbitala egenskaper med värdstjärnorna. Så vi undrade: i vilken utsträckning kan tidvärme förklara temperaturerna hos vita dvärgar i kortperiodiska binärer?»
Modellen indikerar att massöverföring mellan stjärnorna kan börja vid orbitalperioder tre gånger längre än tidigare uppskattat, på grund av de uppblåsta storlekarna när Roche-loberna kommer i kontakt. «Vi förväntade oss att tidvärme skulle öka temperaturerna hos dessa vita dvärgar, men vi blev förvånade över hur mycket orbitalperioden minskar för de äldsta vita dvärgarna när deras Roche-lober kommer i kontakt,» tillade McNeill.
Dessa insikter har implikationer för förståelsen av typ Ia-supernovor och kataklysmiska variabler, som uppstår från sammansmälta vita dvärgar som avger gravitationsvågor. Framtida arbete kommer att fokusera på kol-syrevita dvärgar för att bedöma sammansmältningscenarier för explosioner.
Studien, skriven tillsammans med Ryosuke Hirai, publiceras i The Astrophysical Journal (2025, volym 992, nummer 1).