Виявлено рідкісний бінар-чорну вдову з найкоротшою орбітою, вважають астрономи

Миготіння зірки привернуло увагу астрономів до нової таємничої системи на відстані 3000 світлових років від Землі. Зоряна дивина, схоже що, є новим "бінаром-чорною вдовою" — пульсаром, який кружляє навколо меншої зірки-компаньйона й повільно поглинає зірку так само як це робить зі своєю половинкою його тезка-арахнід.

Про відкриття розповідають у Массачусетському технологічному інституті (MIT), передають OstanniPodii.com

Астрономам відомо про близько два десятки бінарів-чорних вдів у Чумацькому Шляху. Цей найновіший кандидат, названий ZTF J1406+1222, має найкоротший орбітальний період зі всіх досі виявлених: пульсар і зірка-компаньйон обертаються один навколо одного кожні 62 хвилини. Система унікальна тим, що в ній, схоже що, знаходиться третя, далека зоря, яка обертається навколо двох внутрішніх зірок кожні 10 000 років.

Ця ймовірно потрійна чорна вдова викликає питання про те, як могла утворитися така система. На основі своїх спостережень команда MIT пропонує таку історію походження: як і більшість бінарів-чорних вдів, потрійна система, ймовірно, виникла зі щільного скупчення старих зірок, відомого як кулясте скупчення. Конкретно це скупчення могло дрейфувати до центру Чумацького Шляху, де гравітації центральної чорної діри було достатньо, щоб розірвати скупчення, залишивши потрійну чорну вдову недоторканою.

«Це складний сценарій народження», - каже Кевін Бердж, постдокторант Паппалардо на кафедрі фізики MIT. «Ця система, ймовірно, плаває в Чумацькому Шляху довше, ніж Сонце».

Бердж є автором опублікованого в Nature дослідження, в якому детально описано відкриття команди. Дослідники використали новий підхід для виявлення потрійної системи. У той час як більшість бінарів-чорних вдів виявляються через гамма- та рентгенівське випромінювання, що випускається центральним пульсаром, для виявлення ZTF J1406+1222 команда використовувала видиме світло, а саме миготіння зірки-компаньйона.

«Ця система дійсно унікальна серед чорних вдів, тому що ми знайшли її за видимим світлом, а також завдяки її далекому компаньйону та тому факту, що вона прийшла з центру галактики», — каже Бердж. «Ми ще багато чого не розуміємо. Але у нас є новий спосіб пошуку таких систем у небі».

Співавторами дослідження є співробітники декількох установ, включаючи Університет Уорвіка, Каліфорнійський технологічний університет, Університет Вашингтона, Університет Макгілла та Університет Мериленду.

День і ніч

Бінари-чорні вдови підживлені пульсарами — нейтронними зорями, що швидко обертаються, які є сколапсованими ядрами масивних зірок. Пульсари мають запаморочливий період обертання, здійснюючи один оберт кожні кілька мілісекунд, і при цьому випромінюють спалахи високоенергетичних гамма- та рентгенівських променів.

Зазвичай пульсари сповільнюють обертання та швидко помирають, оскільки спалюють величезну кількість енергії. Але час від часу зірка, що проходить повз, може дати пульсару нове життя. Коли зірка наближається, гравітація пульсара відриває від неї матеріал, що надає нову енергію для розкручування пульсара. Потім "рециркульований" пульсар починає перевипромінювати енергію, яка ще більше роздирає зірку та врешті-решт знищує її.

«Ці системи називаються "чорними вдовами" тому, що пульсар споживає те, що його рециркулює, подібно тому, як павук їсть свою половинку», — каже Бердж.

Всі бінари-чорні вдови на сьогодні були виявлені ​​завдяки гамма- та рентгенівським спалахам пульсара. Спершу Бердж натрапив на ZTF J1406+1222 через оптичне спалахування зірки-компаньйона.

Виявляється, що денна сторона зірки-компаньйона — сторона, яка постійно повернута до пульсара — може бути у багато разів гарячішою за нічну через постійне високоенергетичне випромінювання, яке вона отримує від пульсара.

«Я подумав, що замість того, щоб шукати безпосередньо пульсар, треба спробувати шукати зірку, яку він готує», – пояснює Бердж.

Він вирішив, що якщо астрономи спостерігатимуть зірку, яскравість якої періодично змінюється на величезну величину, це буде сильним сигналом того, що вона перебуває у подвійній системі з пульсаром.

Рух зірки

Щоб перевірити цю теорію, Бердж та його колеги переглянули оптичні дані, отримані Установкою транзієнтів Цвікі – обсерваторії в Каліфорнії, яка робить ширококутні зображення нічного неба. Команда вивчала яскравість зірок, щоб визначити, чи змінюється яскравість різким чином у 10 разів або більше, протягом приблизно години або менше — ознаки, які вказують на присутність зірки-компаньйона, яка щільно обертається навколо пульсара.

Команда змогла відібрати дюжину відомих бінарів-чорних вдів, підтверджуючи точність нового методу. Потім вони помітили зірку, яскравість якої змінювалася у 13 разів кожні 62 хвилини, що вказує на те, що вона, скоріш за все, є частиною нового бінару-чорної вдови, який вони позначили ZTF J1406+1222.

Вони роздивилися зірку в спостереженнях, зроблених Gaia — космічним телескопом Європейського космічного агентства, який проводить точні вимірювання положення та руху зірок на небі. Озираючись на вимірювання зірки, давністю у десятиліття, проведені у рамках дослідження "Слоанівський цифровий огляд неба", команда виявила, що за бінаром слідує ще одна віддалена зірка. Судячи з їхніх розрахунків, ця третя зірка обертається навколо внутрішньої подвійної системи кожні 10 000 років.

Цікаво, що астрономи не виявили безпосередньо гамма- або рентгенівське випромінювання пульсара в бінарі, що було б типовим способом підтвердження чорних вдів. Таким чином, ZTF J1406+1222 вважається кандидатом у бінар-чорну вдову, що команда сподівається підтвердити майбутніми спостереженнями.

«Єдине, що ми знаємо напевно, це те, що ми бачимо зірку, денна сторона якої набагато гарячіша, ніж нічна, яка обертається навколо чогось кожні 62 хвилини», – каже Бердж. «Здається, все вказує на те, що це бінар-чорна вдова. Але в ньому є кілька дивних речей, тож цілком можливо, що це дещо зовсім нове».

Команда планує продовжити спостереження за новою системою, а також застосувати оптичну техніку для висвітлення більшої кількості нейтронних зірок і чорних вдів на небі.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.