Астрономи відкрили бінарну систему з білим карликом до-низької маси

Вчені виявили бінарну систему, яка містить попередника білого карлика (WD) з екстремально низькою масою (ELM) і компактний невидимий компаньйон.

Про це розповідають в Китайській академії наук, передають OstanniPodii.com.

Маса видимої зірки -- білого карлика до-екстремально низької маси -- становить близько 0,09 сонячних мас, що є нижчою за теоретичну межу її виду й може поставити під сумнів поточну теорію утворення ELM WD.

До-ELM WD було відкрито з використанням спектроскопічних даних Великого багатоцільового спектроскопа для спостереження великих районів неба (LAMOST) і 200-дюймового телескопа Гейла/Подвійного спектрографа (P200/DBSP), а також багатосмугових фотометричних даних телескопа Каталіна й Установки транзієнтів Цвіккі.

Дослідження опубліковано в журналі The Astronomical Journal.

Більшість зірок у Всесвіті закінчують своє життя як білі карлики після того, як вигорає їхнє ядерне паливо. Більша частина білих карликів є вуглецево-кисневими білими карликами (CO WD), що означає, що вони складаються переважно з вуглецю та кисню. Їхня маса становить 0,5-1,4 маси Сонця.

Коли маса перевищує 1,4 маси Сонця, тиск виродження електронів у ядрі не може протистояти гравітації, і білий карлик продовжить колапсувати в нейтронну зорю. Білі карлики з масою від 0,33 до 0,5 сонячних мас можуть мати ядра, в яких переважає або CO, або гелій (He). Білі карлики зі ще меншою масою, відомі як ELM WD, складаються з виродженого He (вироджений газ).

Вважається, що ці ELM WD не можуть утворитися шляхом еволюції поодинокої зірки, оскільки для утворення таких поодиноких He WD з низькою масою потрібна зірка-попередник з відповідно дуже низькою початковою масою та надзвичайно довгим часом еволюції, який навіть перевищує поточний вік нашого Всесвіту. Тому прийнято вважати, що ELM утворюються у взаємодії бінарних систем.

Зокрема, припускається, що частка ELM зі ще нижчою масою (менше 0,18 сонячних мас) втрачає більшу частину своєї початкової маси через стабільний переливний канал порожнини Роша.

Щоб успішно сформувати ELM, початок масоперенесення має відбутися в потрібний час. Якщо перенесення маси почнеться занадто рано, донор перетвориться на маломасивну зірку головної послідовності, подібно до вторинної зірки в катаклізмічній змінній.

З іншого боку, якщо перенесення маси почнеться занадто пізно, ядро донора буде досить масивним, щоб перейти на наступну стадію шляхом гелієвого спалаху. Таким чином, існує теоретична нижня межа маси ELM-WD у такому обмеженому процесі перенесення маси, яка становить близько 0,14-0,16 сонячних мас.

"Ця особлива до-ELM-WD виглядає як звичайна карликова зоря F-типу, що обертається навколо невидимого компонента кожні 5,27 години. Можливо, вона щойно завершила фазу перенесення маси й повільно прямує до охолодження білого карлика. Її постійна світність передбачає, що її енергію забезпечує крихітна палка воднева оболонка поза виродженим He-ядром. Однак її динамічна маса становить лише близько 0,09 сонячних мас, що нижче за нижню межу теоретичних передбачень, що дійсно спантеличує", - сказав доктор Юань Хайлун, перший автор дослідження.

Маса системи була оцінена на основі багатосмугових фотометричних і спектроскопічних даних із часовою розгорткою, а також паралакса Gaia. Після врахування всіх бюджетів помилок, розрахункова маса залишається значно заниженою. Команда перевірила кілька теоретичних моделей, жодна з яких не змогла правильно відповідати отриманим результатам. Це відкриття порушує питання про сучасний механізм формування ELM, яке все ще чекає на відповідь.

Невидимий компактний компонент може мати масу ~1.0M☉ і, найімовірніше, є білим карликом, але наразі не можна відкидати й нейтронну зорю.

Бінарні системи ELM з компактними компаньйонами можуть бути безперервними джерелами гравітаційних хвиль та є одними з найпоказовіших об′єктів у проєкті з виявлення гравітаційних хвиль.

Під час другого регулярного п′ятирічного огляду LAMOST вчені очікують відкриття ще більшої кількості цікавих компактних бінарних систем.

.