Впервые наблюдался рентгеновский взрыв на белом карлике

Когда звезды, подобные нашему Солнцу, истратят все свое топливо, они сжимаются, образуя белые карлики. Иногда такие мертвые звезды возвращаются к жизни в сверхгорячем взрыве и производят шаровую вспышку рентгеновского излучения.

Исследовательская группа из нескольких институтов впервые смогла наблюдать такой взрыв рентгеновского излучения, рассказывают в Тюбингенском университете, передают OstanniPodii.com.

«В определенной степени это было удачное совпадение», - объясняет Оле Кениг, первый автор опубликованной в журнале Nature работы. Исследование проводилось с участием ученых из Тюбингенского университета, Института внеземной физики имени Макса Планка, Политехнического университета Каталонии в Барселоне и Института астрофизики имени Лейбница в Потсдаме под руководством Университета Эрлангена-Нюрнберга (FAU).

«Эти рентгеновские вспышки продолжаются всего несколько часов, и их практически невозможно предусмотреть, но инструмент для наблюдений должен быть направлен прямо на взрыв в точно определенное время», - рассказал астрофизик.

В этом случае таким инструментом является рентгеновский телескоп eROSITA, который находится в полутора миллионах километров от Земли и с 2019 года ведет наблюдение за небом на предмет мягкого рентгеновского излучения. 7 июля 2020 года он зафиксировал сильное рентгеновское излучение в той области неба, которая за четыре часа до этого была совершенно незаметной. Когда рентгеновский телескоп обследовал то же место на небе еще через четыре часа, излучение исчезло. Из этого следует, что рентгеновская вспышка, ранее полностью пересветившая центр детектора, должна была длиться менее восьми часов.

Подобные рентгеновские взрывы были предсказаны теоретическими исследованиями более 30 лет назад, но никогда не наблюдались непосредственно. Такие вспышки рентгеновского излучения происходят на поверхности звезд, которые раньше были сравнимы по размеру с Солнцем, но затем израсходовали большую часть своего топлива — преимущественно водорода, а затем гелия, глубоко внутри своих ядер. Эти звездные трупы сжимаются, пока не остаются белые карлики, похожие по размеру на Землю, но имеют массу, которая может быть такой же, как у нашего Солнца. «Один из способов представить эти пропорции — подумать, что Солнце размером с яблоко, а Земля размером с булавочную головку, вращающуюся вокруг яблока на расстоянии 10 метров», - объясняет Йорн Вильмс, второй автор работы.

«Эти так называемые новы происходят постоянно, но обнаружить их в первые моменты, когда производится большая часть рентгеновского излучения, очень сложно», - добавляет доктор Виктор Дорошенко, один из авторов работы. «Сложность представляет не только короткая продолжительность вспышки, но и тот факт, что спектр выпускаемых рентгеновских лучей очень мягкий. Мягкие рентгеновские лучи не очень энергичны и легко поглощаются межзвездной средой, поэтому мы не можем видеть слишком далеко в этом диапазоне, что ограничивает количество наблюдаемых объектов, будь то нова или обычная звезда. Телескопы обычно предназначены для работы в более жестких рентгеновских лучах, где поглощение менее важно и именно по этой причине они могут пропустить такое событие», - заключает Виктор Дорошенко.

Звездные трупы похожи на драгоценные камни

С другой стороны, если бы вы уменьшили яблоко до размеров булавочной головки, эта крохотная частичка сохранила бы сравнительно большую массу яблока. «Чайная ложка вещества внутри белого карлика может иметь такую же массу, как большой грузовик», - продолжает Йорн Вильмс. Поскольку эти сгоревшие звезды состоят в основном из кислорода и углерода, мы можем сравнить их с гигантскими алмазами, которые по размеру равны Земле и плавают в космосе. Эти объекты в виде драгоценных камней настолько горячи, что светятся белым светом, однако излучение настолько слабо, что его трудно обнаружить с Земли.

Новости по подобной теме:

		Водные миры, пережившие смерть своих звезд, могут хорошо подходить для поисков жизни
		Астрономы нашли необычную умершую звезду: одна ее сторона из водорода, другая - из гелия
		Астрономы открыли бинарную систему с белым карликом до-низкой массы

Это так, если белый карлик не сопровождается все еще горящей звездой, и вместе с тем огромное гравитационное притяжение белого карлика изымает водород из оболочки сопутствующей звезды. «Впоследствии этот водород может собраться и образовать слой толщиной всего несколько метров на поверхности белого карлика», - объясняет Йорн Вильмс. В этом слое огромное гравитационное тяготение создает огромное давление, которое настолько велико, что заставляет звезду разгореться снова. В результате цепной реакции вскоре происходит мощный взрыв, во время которого слой водорода сдувается. Рентгеновское излучение такого взрыва и попало в детекторы eROSITA 7 июля 2020 года, создав переэкспонированное изображение.

«Физическое происхождение рентгеновского излучения, исходящего из атмосфер белых карликов, относительно хорошо изучено, и мы можем моделировать их спектры по первым принципам и в мельчайших деталях. Сравнение моделей с наблюдениями позволяет узнать основные свойства этих объектов, такие как масса, размер или химический состав», - объясняет доктор Валерий Сулейманов, еще один автор работы.

«Однако в данном конкретном случае проблема заключалась в том, что после 30 лет отсутствия фотонов у нас их вдруг стало слишком много, что исказило спектральный отклик eROSITA, разработанный для выявления миллионов очень слабых объектов, а не одного, но очень яркого», – добавляет Виктор Дорошенко.

«Используя модельные расчеты, которые мы изначально составили при разработке рентгеновского прибора, мы смогли подробнее проанализировать переэкспонированное изображение в ходе сложного процесса, чтобы получить закулисный взгляд на взрыв белого карлика, или новой», - объясняет Йорн Вильмс.

Согласно полученным результатам, масса белого карлика примерно равна массе Солнца и поэтому относительно велика. В результате взрыва образовалась шаровая вспышка с температурой около 327 000 Кельвинов, что делает ее примерно в 60 раз горячее Солнца. «Эти параметры были получены путем объединения моделей рентгеновского излучения с моделями излучения, выпускаемого очень горячими белыми карликами, созданными в Тюбингене Валерием Сулеймановым и Виктором Дорошенко, и очень глубокого анализа реакции приборов в режиме, далеко выходящим за рамки спецификаций, проведенного в FAU. Я думаю, это очень хорошо иллюстрирует важность сотрудничества в современной науке и широкий спектр знаний в рамках немецкого консорциума eROSITA», - добавляет д-р Клаус Вернер, также соавтор.

Поскольку топливо у этих новых звезд заканчивается довольно быстро, они быстро остывают, и рентгеновское излучение становится слабее, пока в конце концов не превращается в видимый свет, который достиг Земли через полдня после обнаружения eROSITA и был замечен оптическими телескопами. «Потом появилась яркая звезда, которая на самом деле была видимым светом от взрыва, причем настолько ярким, что его можно было увидеть на ночном небе невооруженным глазом», - объясняет Оле Кениг. Такие, казалось бы, "новые звезды", как эта, уже наблюдались в прошлом и были названы "nova stella", или "новая звезда", из-за их неожиданного появления. Поскольку эти новые звезды видны только после рентгеновской вспышки, предусмотреть такие вспышки очень трудно, и попадание их в рентгеновские детекторы в основном зависит от случайности. «Нам очень повезло», - говорит Оле Кениг.

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

• Белый карлик