Астрономы обнаружили "спокойные и темные" нейтронные звезды, которые вращаются вокруг похожих на Солнце звезд

В нашей галактике обнаружена 21 довольно редкая бинарная система, которые состоят из нейтронных и похожих на Солнце звезд. Ученые до сих пор не имеют полной модели того, как формируются такие системы.

Об этом рассказывают в Калифорнийском технологическом институте, передают OstanniPodii.com.

Большинство звезд в нашей вселенной образуют пары. Хотя наше Солнце -- одиночка, много похожих на Солнце звезд вращаются вокруг подобных себе, также во Вселенной существует множество других экзотических звездных пар. Например, черные дыры часто вращаются друг вокруг друга. Одна из пар, которая оказалась довольно редкой, -- это пара между подобной Солнцу звездой и типом мертвой звезды, который называется нейтронная звезда.

Теперь астрономы под руководством Карима Эль-Бадри из Калтеха обнаружили 21 нейтронную звезду на орбите вокруг звезд, как наше Солнце. Нейтронные звезды -- это плотные выгоревшие ядра взорвавшихся массивных звезд. Сами по себе они чрезвычайно тусклые и обычно не могут быть обнаружены непосредственно. Но когда нейтронная звезда вращается вокруг звезды, похожей на Солнце, она притягивает своего компаньона, заставляя звезду смещаться в небе вперед и назад. С помощью миссии "Гея" Европейского космического агентства астрономы смогли уловить эти заметные колебания, чтобы обнаружить новую популяцию темных нейтронных звезд.

"Гея непрерывно сканирует небо и измеряет колебания более миллиарда звезд, поэтому шансы найти даже очень редкие объекты достаточно высоки", - говорит Эль-Бадри, доцент кафедры астрономии Калтеха и научный сотрудник Института астрономии им. Макса Планка в Германии.

Новое исследование, в котором участвовала команда соавторов со всего мира, было опубликовано в The Open Journal for Astrophysics. Данные с нескольких наземных телескопов, включая обсерваторию В. М. Кека на горе Маунакеа на Гавайях, обсерваторию Ла Силла в Чили и обсерваторию Виппла в Аризоне, были использованы для продолжения наблюдений "Гейи" и для того, чтобы узнать больше о массе и орбитах скрытых нейтронных звезд.

Хотя нейтронные звезды и раньше были обнаружены на орбитах вокруг звезд, подобных нашему Солнцу, эти системы были более компактными. Поскольку расстояние между двумя телами небольшое, нейтронная звезда (которая тяжелее солнцеподобной звезды) может отбирать массу у своего партнера. Этот процесс переноса массы заставляет нейтронную звезду ярко светить в рентгеновском или радиодиапазоне. В отличие от них, нейтронные звезды в новом исследовании находятся гораздо дальше от своих партнеров -- на расстоянии, в один-три раза превышающем расстояние между Землей и Солнцем.

Это означает, что новонайденные звездные тела слишком далеко от своих партнеров, чтобы похищать у них материал. Вместо этого они спокойные и темные. "Это первые нейтронные звезды, открытые исключительно благодаря их гравитационным эффектам", - говорит Эль-Бадри.

Открытие стало в определенной степени неожиданностью, поскольку непонятно, как звезда после своего взрыва оказалась рядом с такой звездой, как наше Солнце.

"Мы до сих пор не имеем полной модели того, как формируются эти бинарные звезды", - объясняет Эль-Бадри. "В принципе, прародительница нейтронной звезды должна была стать огромной и взаимодействовать со звездой солнечного типа на поздней стадии её эволюции". Огромная звезда ударила бы в маленькую звезду, вероятно, временно поглотив её. Позже прародительница нейтронной звезды взорвалась бы сверхновой, которая, согласно моделям, должна была бы разъединить двойные системы, отправив нейтронные звезды и солнцеподобные звезды в противоположные стороны.

"Открытие этих новых систем показывает, что по крайней мере некоторые бинарные системы пережили эти катаклизмы, хотя модели еще не могут полностью объяснить, как это произошло", - говорит он.

"Гея" смогла найти маловероятных компаньонов благодаря их широким орбитам и длинным периодам вращения (солнцеподобные звезды вращаются вокруг нейтронных звезд с периодами от шести месяцев до трех лет).

"Если тела находятся слишком близко, колебание будет слишком малым, чтобы его обнаружить", - говорит Эль-Бадри. "С Геей мы более чувствительны к более широким орбитам". Гея также наиболее чувствительна к двойным звездам, которые находятся относительно близко к нам. Большинство новооткрытых систем расположены в пределах 3 000 световых лет от Земли -- относительно небольшое расстояние по сравнению, например, с диаметром галактики Млечный Путь в 100 000 световых лет.

Новые наблюдения также указывают на то, насколько редкими являются эти пары. "По нашим оценкам, примерно одна из миллиона звезд солнечного типа вращается вокруг нейтронной звезды на широкой орбите", - отмечает он.

Эль-Бадри также заинтересован в поиске невидимых спящих черных дыр на орбитах звезд, подобных Солнцу. Используя данные Гейи, он нашел две такие тихие черные дыры, скрытые в нашей галактике. Одна из них, под названием Gaia BH1, является ближайшей известной черной дырой к Земле на расстоянии 1600 световых лет.

"Мы не знаем наверняка, как образовались эти двойные черные дыры", - говорит Эль-Бадри. "В наших моделях эволюции двойных звезд явно есть пробелы. Поиск большего количества этих темных компаньонов и сравнение статистики их популяции с прогнозами различных моделей поможет нам сложить воедино картину их формирования".