Астрономи виявили "спокійні й темні" нейтронні зорі, які обертаються навколо схожих на Сонце зірок

У нашій галактиці виявлено 21 досить рідкісну бінарну систему, які складаються з нейтронних і схожих на Сонце зірок. Вчені досі не мають повної моделі того, як формуються такі системи.

Про це розповідають в Каліфорнійському технологічному інституті, передають OstanniPodii.com.

Більшість зірок у нашому всесвіті утворюють пари. Хоча наше Сонце -- одинак, багато схожих на Сонце зірок обертаються навколо подібних собі, також у Всесвіті існує безліч інших екзотичних зоряних пар. Наприклад, чорні діри часто обертаються одна навколо одної. Одна з пар, яка виявилася досить рідкісною, -- це пара між подібною до Сонця зорею та типом мертвої зорі, який називається нейтронна зоря.

Тепер астрономи під керівництвом Каріма Ель-Бадрі з Калтеху виявили 21 нейтронну зорю на орбіті навколо зірок, як наше Сонце. Нейтронні зорі -- це щільні вигорілі ядра масивних зірок, що вибухнули. Самі по собі вони надзвичайно тьмяні й зазвичай не можуть бути виявлені безпосередньо. Але коли нейтронна зоря обертається навколо зорі, схожої на Сонце, вона притягує свого компаньйона, змушуючи зорю зміщуватися в небі вперед і назад. За допомогою місії "Гея" Європейського космічного агентства астрономи змогли вловити ці помітні коливання, щоб виявити нову популяцію темних нейтронних зірок.

"Гея безперервно сканує небо й вимірює коливання понад мільярда зірок, тому шанси знайти навіть дуже рідкісні об′єкти досить високі", - говорить Ель-Бадрі, доцент кафедри астрономії Калтеху й науковий співробітник Інституту астрономії ім. Макса Планка в Німеччині.

Нове дослідження, в якому брала участь команда співавторів з усього світу, було опубліковане у The Open Journal for Astrophysics. Дані з кількох наземних телескопів, включаючи обсерваторію В. М. Кека на горі Маунакеа на Гаваях, обсерваторію Ла Сілла в Чилі та обсерваторію Віппла в Аризоні, були використані для продовження спостережень "Гейї" та для того, щоб дізнатися більше про маси та орбіти прихованих нейтронних зірок.

Хоча нейтронні зорі й раніше були виявлені на орбітах навколо зірок, подібних до нашого Сонця, ці системи були більш компактними. Оскільки відстань між двома тілами невелика, нейтронна зоря (яка важча за сонцеподібну зорю) може відбирати масу у свого партнера. Цей процес перенесення маси змушує нейтронну зорю яскраво світити в рентгенівському або радіодіапазоні. На відміну від них, нейтронні зорі в новому дослідженні знаходяться набагато далі від своїх партнерів -- на відстані, що в один-три рази перевищує відстань між Землею та Сонцем.

Це означає, що новознайдені зоряні тіла надто далеко від своїх партнерів, щоб викрадати у них матеріал. Натомість вони спокійні та темні. "Це перші нейтронні зорі, відкриті виключно завдяки їхнім гравітаційним ефектам", - каже Ель-Бадрі.

Відкриття стало певною мірою несподіванкою, оскільки незрозуміло, як зоря після свого вибуху опинилася поруч з такою зорею, як наше Сонце.

"Ми досі не маємо повної моделі того, як формуються ці бінарні зорі", - пояснює Ель-Бадрі. "В принципі, прародителька нейтронної зорі повинна була стати величезною та взаємодіяти із зорею сонячного типу на пізній стадії її еволюції". Величезна зоря вдарила б у маленьку зорю, ймовірно, тимчасово поглинувши її. Пізніше прародителька нейтронної зорі вибухнула б надновою, яка, згідно з моделями, мала б роз′єднати подвійні системи, відправивши нейтронні зорі та сонцеподібні зорі в протилежні сторони.

"Відкриття цих нових систем показує, що принаймні деякі бінарні системи пережили ці катаклізми, хоча моделі ще не можуть повністю пояснити, як це сталося", - каже він.

"Гея" змогла знайти малоймовірних компаньйонів завдяки їхнім широким орбітам і довгим періодам обертання (сонцеподібні зорі обертаються навколо нейтронних зірок з періодами від шести місяців до трьох років).

"Якщо тіла знаходяться надто близько, коливання буде надто малим, щоб його виявити", - каже Ель-Бадрі. "З Геєю ми більш чутливі до ширших орбіт". Гея також найбільш чутлива до подвійних зірок, які знаходяться відносно близько до нас. Більшість нововідкритих систем розташовані в межах 3 000 світлових років від Землі -- відносно невелика відстань у порівнянні, наприклад, з діаметром галактики Чумацький Шлях у 100 000 світлових років.

Нові спостереження також вказують на те, наскільки рідкісними є ці пари. "За нашими оцінками, приблизно одна з мільйона зірок сонячного типу обертається навколо нейтронної зорі на широкій орбіті", - зазначає він.

Ель-Бадрі також зацікавлений у пошуку невидимих сплячих чорних дір на орбітах зірок, подібних до Сонця. Використовуючи дані Геї, він знайшов дві такі тихі чорні діри, приховані в нашій галактиці. Одна з них, під назвою Gaia BH1, є найближчою відомою чорною дірою до Землі на відстані 1600 світлових років.

"Ми не знаємо напевно, як утворилися ці подвійні чорні діри", - каже Ель-Бадрі. "У наших моделях еволюції подвійних зірок явно є прогалини. Пошук більшої кількості цих темних компаньйонів і порівняння статистики їхньої популяції з прогнозами різних моделей допоможе нам скласти докупи картину їхнього формування".

• бінарна система
• Нейтронні зорі