Астрономы обнаружили необычный белый карлик-предшественник сверхновой

Обнаружена система, в которой перед тем, как взорваться сверхновой, белый карлик аккрецирует гелий, а не водород, набирая массу медленнее, чем считалось ранее.

Об этом сообщается в пресс-релизе Боннского университета, передают OstanniPodii.com.

Команда под руководством Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) в Гархинге при участии Боннского университета обнаружила бинарную звездную систему, в которой материя перетекает на белый карлик от его компаньона.

Система была обнаружена благодаря яркому, так называемому сверхмягкому рентгеновскому излучению, которое возникает вблизи поверхности белого карлика в результате ядерного синтеза перетекшего к нему газа. Необычность этого источника заключается в том, что перетекает и сгорает именно гелий, а не водород. Измеренная светимость позволяет предположить, что масса белого карлика растет медленнее, чем считалось ранее, что может помочь понять количество сверхновых, вызванных взрывами белых карликов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Звезда-белый карлик может взорваться как сверхновая, когда ее масса превысит предел в 1,4 массы Солнца - это так называемый предел Чандрасекара, который был выведен в 1930 году индийско-американским астрофизиком и нобелевским лауреатом Субрахманьяном Чандрасекаром.

Взрывающиеся белые карлики не только считаются основным источником железа во Вселенной, но и являются важным инструментом для космологии. Названные сверхновыми типа Ia (SN Ia), все они становятся примерно одинаково яркими, что позволяет астрофизикам точно определить расстояние до галактик, в которых они находятся.

Однако даже после многих лет интенсивных исследований остается непонятным, при каких обстоятельствах масса белого карлика может вырасти до предела Чандрасекара.

В начале 1990-х годов сверхмягкие рентгеновские источники со стабильным горением водорода на их поверхностях были определены как новый класс объектов с помощью космической рентгеновской обсерватории ROSAT, и некоторое время их считали потенциальными кандидатами в предшественники SN Ia. Проблема с этими источниками, однако, заключается в их водородном изобилии: сверхновые типа Ia не показывают признаков следов водорода.

Более 30 лет предполагались двойные звездные системы, в которых белый карлик аккрецирует и стабильно сжигает гелий на своей поверхности, но такие источники никогда не наблюдались.

Теперь команда обнаружила, что в оптическом спектре одного рентгеновского источника полностью доминирует гелий.

"Сверхмягкий рентгеновский источник [HP99] 159 известен с 1990-х годов, когда его впервые наблюдали с помощью ROSAT, позже с помощью XMM-Newton и теперь с помощью eROSITA", - объясняет Йохен Грайнер, который возглавляет анализ этого источника в MPE. "Теперь мы смогли идентифицировать его как оптический источник в Большом Магеллановом Облаке. В его спектре мы обнаружили в основном эмиссионные линии гелия, исходящие от аккреционного диска".

Однако это не решает проблему предшественников SN Ia: теоретические модели предполагают, что около 2-5% вещества гелиевой звезды-компаньона будет вынесено взрывом SN Ia и выброшено в окружающую среду. Однако такое количество гелия не было обнаружено в большинстве сверхновых Ia, наблюдавшихся до настоящего времени. Существует, однако, подкласс с меньшей светимостью, SN Iax, в котором взрыв слабее, и поэтому гелия выбрасывается меньше.

Открытая сейчас система [HP99] 159 может кончиться в такой SN Iax, согласно текущим знаниям, поскольку измерения здесь показывают, что непрерывное горение гелия в белых карликах возможно даже при более низких скоростях аккреции, чем теоретически предсказано. Измеренная светимость [HP99] 159 примерно в десять раз меньше, чем ожидается при канонической скорости, и в то же время измеренная рентгеновская температура находится точно в ожидаемом диапазоне для стабильного горения гелия.

"Наблюдаемая рентгеновская яркость позволяет предположить, что горение гелия, поступающего в белый карлик, стабилизировано его быстрым вращением, что делает вероятным окончательный взрыв сверхновой системы", - говорит профессор д-р Норберт Лангер из Института астрономии Аргеландера, который также является членом трансдисциплинарной исследовательской области "Материя" в Боннском университете.

Поскольку предыдущие измерения показывают, что светимость остается неизменной в течение примерно 50 лет, должен быть возможен широкий диапазон темпов аккреции, приводящих к взрывам.

"Звезды без водородных оболочек, такие как звезда-компаньон, обнаруженная в [HP99] 159, являются важным промежуточным этапом в жизненном цикле бинарных звезд, который должен происходить примерно у 30% таких систем", - говорит Джулия Боденштайнер из Европейской южной обсерватории (ESO), которая изучает массивные звезды со времен своей магистерской диссертации в MPE. "Таких звезд должно быть много, но до сих пор наблюдалось лишь несколько".

Теперь команда надеется найти с помощью рентгеновского телескопа eROSITA десятки подобных источников в двух Магеллановых облаках. Это позволит им еще больше ограничить условия для зарождения SN Ia.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.