Источником мощных гамма-лучей оказался космический "паук"

Астрономы выявили первый пример двойной системы, где звезда, находящаяся в процессе превращения в белый карлик, вращается вокруг нейтронной звезды, только что закончившей превращаться в быстро вращающийся пульсар.

Пара является "недостающим звеном" в эволюции таких бинарных систем, рассказывают в Национальной лаборатории оптико-инфракрасной астрономии (NOIRLab) научного фонда (NSF) США.

Ярким и загадочным источником гамма-лучей оказалась быстро вращающаяся нейтронная звезда, называемая миллисекундным пульсаром, которая вращается вокруг другой звезды в процессе эволюции в белый карлик с очень низкой массой. Эти типы двойных систем астрономы называют "пауками", поскольку пульсар стремится "съесть" внешние части звезды-компаньона, пока она превращается в белый карлик.

Дуэт был обнаружен астрономами с помощью 4,1-метрового телескопа "Южные астрофизические исследования" (SOAR) на горе Серро-Пачон в Чили, являющегося частью Межамериканской обсерватории Серро Тололо (CTIO), программы NOIRLab.

Космический гамма-телескоп NASA "Ферми" каталогизирует объекты во Вселенной, производящие обильные гамма-лучи, с момента своего запуска в 2008 году. Но не все источники гамма-лучей, которые он обнаруживает, были классифицированы. Один из таких источников, называемый астрономами 4FGL J1120.0-2204, был вторым из самых ярких источников гамма-излучения на всем небе, который до сих пор оставалось неидентифицированным.

Астрономы из Соединенных Штатов и Канады во главе с Сэмюэлом Свихартом из Лаборатории военно-морских исследований США в Вашингтоне, округ Колумбия, использовали спектрограф Гудмана на телескопе SOAR для определения подлинной идентичности 4FGL J1120.0-2204. Источником гамма-излучения, также выпускающего рентгеновское излучение, как было замечено космическими телескопами NASA "Свифт" и XMM-Newton от ЕКА, оказалась бинарная система. Этот бинар состоит из "милисекундного пульсара", вращающегося сотни раз в секунду, и предшественника белого карлика чрезвычайно малой массы. Пара находится на расстоянии более 2600 световых лет от нас.

«Важными аспектами этого открытия было время, посвященное Университетом штата Мичиган телескопу SOAR, его расположение в южном полушарии, а также точность и стабильность спектрографа Гудмана», – говорит Свихарт.

«Это отличный пример того, как телескопы среднего размера в общем, и SOAR в частности, могут быть использованы в охарактеризовании необычных открытий, сделанных другими наземными и космическими установками», – отмечает Крис Дэвис, директор программы NOIRLab. «Мы ожидаем, что в следующем десятилетии SOAR будет играть решающую роль в наблюдении многих других переменных во времени источников и источников, излучающих в нескольких спектрах».

Оптический спектр бинарной системы, измеренный спектрографом Гудмана, показал, что свет от прото-белого карлика-компаньона смещается по Допплеру – поочередно к красному и синему – указывая на то, что он вращается вокруг компактной массивной нейтронной звезды каждые 15 часов.

Новости по подобной теме:

		Астрономы проследили загадочные радиоимпульсы до необычного источника
		Белые карлики могут быть гостеприимными для экзопланет, способных поддерживать жизнь
		Рентгеновские вспышки от сверхмассивной черной дыры загадочным образом ускоряются

«Спектры также позволили нам ограничить приблизительную температуру и поверхностную гравитацию звезды-компаньона», - говорит Свихарт, команда которого смогла получить эти свойства и применить к моделям, описывающим эволюцию двойных звездных систем. Это позволило им определить, что компаньон является предшественником белого карлика очень малой массы, с температурой поверхности 8200 °C и массой всего 17% массы Солнца.

Когда звезда с массой, подобной солнечной или меньшей, достигает конца своей жизни, у нее заканчивается водород, используемый для подпитки процессов ядерного синтеза в ее ядре. Какое-то время гелий преобладает и питает звезду, заставляя ее сжиматься и нагреваться, а также побуждая расширяться и эволюционировать в красный гигант размером в сотни миллионов километров. Впоследствии внешние слои этой эразбухшей звезды могут аккрецироваться на бинарный компаньон, и ядерный синтез прекращается, оставляя после себя белый карлик размером с Землю и температурой более 100 000 °C.

Прото-белый карлик в системе 4FGL J1120.0-2204 еще не завершил эволюцию.

«В настоящее время он раздут и примерно в пять раз больше радиуса, чем обычные белые карлики с такой же массой», - говорит Свихарт. «Он будет продолжать охлаждаться и сокращаться, и через два миллиарда лет будет выглядеть идентично многим белым карликам чрезвычайно малой массы, о которых мы уже знаем».

Милисекундные пульсары вращаются сотни раз в секунду. Они раскручиваются путем наращивания материи от компаньона, в этом случае от звезды, ставшей белым карликом. Большинство миллисекундных пульсаров испускают гамма-лучи и рентгеновское излучение, часто когда пульсарный ветер, представляющий собой поток заряженных частиц, исходящих от вращающейся нейтронной звезды, соприкасается с материалом, выпускаемым звездой-компаньоном.

Известно около 80 белых карликов очень малой массы, но «это первый найденный предшественник белого карлика очень малой массы, который, вероятно, вращается вокруг нейтронной звезды», — говорит Свихарт. Соответственно, 4FGL J1120.0-2204 является уникальным взглядом на конец этого процесса раскрутки. Все остальные открытые двойные системы с белым карликом и пульсаром уже давно прошли стадию раскрутки.

«Дальнейшая спектроскопия с помощью телескопа SOAR, нацеленная на неассоциированные источники гамма-излучения Ферми, позволила нам увидеть, что компаньон вращается вокруг чего-то», – говорит Свихарт. «Без этих наблюдений мы не смогли бы найти эту удивительную систему».

Это исследование было представлено в статье «4FGL J1120.0–2204: уникальная двойная система яркого в гамма-излучении бинара с нейтронной звездой и прото-белым карликом чрезвычайно низкой массы», которая будет опубликована в The Astrophysical Journal.

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

• бинарная система
• Белый карлик
• Нейтронные звезды
• Пульсары