Астрономы открыли бинарную систему с белым карликом до-низкой массы

Ученые обнаружили бинарную систему, которая содержит предшественника белого карлика (WD) с экстремально низкой массой (ELM) и компактный невидимый компаньон.

Об этом рассказывают в Китайской академии наук, передают OstanniPodii.com.

Масса видимой звезды -- белого карлика до-экстремально низкой массы -- составляет около 0,09 солнечных масс, что ниже теоретического предела её вида и может поставить под сомнение текущую теорию образования ELM WD.

До-ELM WD был открыт с использованием спектроскопических данных Большого многоцелевого спектроскопа для наблюдения больших районов неба (LAMOST) и 200-дюймового телескопа Гейла/Двойного спектрографа (P200/DBSP), а также многополосных фотометрических данных телескопа Каталина и Установки транзиентов Цвикки.

Исследование опубликовано в журнале The Astronomical Journal.

Большинство звезд во Вселенной заканчивают свою жизнь как белые карлики после того, как выгорает их ядерное топливо. Большая часть белых карликов являются углеродно-кислородными белыми карликами (CO WD), что означает, что они состоят преимущественно из углерода и кислорода. Их масса составляет 0,5-1,4 массы Солнца.

Когда масса превышает 1,4 массы Солнца, давление вырождения электронов в ядре не может противостоять гравитации, и белый карлик продолжит коллапсировать в нейтронную звезду. Белые карлики с массой от 0,33 до 0,5 солнечных масс могут иметь ядра, в которых преобладает либо CO, либо гелий (He). Белые карлики с еще меньшей массой, известные как ELM WD, состоят из вырожденного He (вырожденный газ).

Считается, что эти ELM WD не могут образоваться путем эволюции одиночной звезды, поскольку для образования таких одиночных He WD с низкой массой требуется звезда-предшественник с соответственно очень низкой начальной массой и чрезвычайно долгим временем эволюции, которое даже превышает текущий возраст нашей Вселенной. Поэтому принято считать, что ELM образуются во взаимодействии бинарных систем.

В частности, предполагается, что часть ELM с еще более низкой массой (менее 0,18 солнечных масс) теряет большинство своей начальной массы через стабильный переливной канал полости Роша.

Чтобы успешно сформировать ELM, начало массопереноса должно произойти в нужное время. Если перенос массы начнется слишком рано, донор превратится в маломассивную звезду главной последовательности, подобно вторичной звезде в катаклизмической переменной.

С другой стороны, если перенос массы начнется слишком поздно, ядро донора будет достаточно массивным, чтобы перейти на следующую стадию путем гелиевой вспышки. Таким образом, существует теоретический нижний предел массы ELM-WD в таком ограниченном процессе переноса массы, который составляет около 0,14-0,16 солнечных масс.

"Эта особая до-ELM-WD выглядит как обычная карликовая звезда F-типа, вращающаяся вокруг невидимого компонента каждые 5,27 часа. Возможно, она только что завершила фазу переноса массы и медленно движется к охлаждению белого карлика. Её постоянная светимость предполагает, что её энергию обеспечивает крошечная пылающая водородная оболочка вне вырожденного He-ядра. Однако её динамическая масса составляет лишь около 0,09 солнечных масс, что ниже нижней границы теоретических предсказаний, что действительно озадачивает", - сказал доктор Юань Хайлун, первый автор исследования.

Масса системы была оценена на основе многополосных фотометрических и спектроскопических данных с временной разверткой, а также параллакса Gaia. После учета всех бюджетов ошибок, расчетная масса остается значительно заниженной. Команда проверила несколько теоретических моделей, ни одна из которых не смогла правильно соответствовать полученным результатам. Это открытие поднимает вопрос о современном механизме формирования ELM, который все еще ждет ответа.

Невидимый компактный компонент может иметь массу ~1.0M☉ и, скорее всего, является белым карликом, но пока нельзя исключать и нейтронную звезду.

Бинарные системы ELM с компактными компаньонами могут быть непрерывными источниками гравитационных волн и являются одними из самых показательных объектов в проекте по обнаружению гравитационных волн.

Во время второго регулярного пятилетнего обзора LAMOST ученые ожидают открытия еще большего количества интересных компактных бинарных систем.

.