Обнаружена “катаклизмическая” пара звезд с самой короткой орбитой за всю историю наблюдений

Астрономы обнаружили звездную бинарную систему, или пару звезд, с чрезвычайно короткой орбитой, которые, похоже что, вращаются вокруг друг друга каждые 51 минуту.

Об этом рассказывают в Массачусетском технологическом институте (MIT), передают OstanniPodii.com.

Почти половина звезд в нашей галактике — одиночные, как Солнце. Другая половина состоит из звезд, которые вращаются вокруг других звезд, в парах и более двух, с орбитами настолько тесными, что некоторые звездные системы могут уместиться между Землей и Луной.

Найденная система похоже принадлежит к редкому классу бинаров, известных как "катаклизмические переменные", в которых звезда, подобная нашему Солнцу, вращается вокруг белого карлика — горячего, плотного ядра сгоревшей звезды.

Катаклизмическая переменная возникает, когда две звезды сближаются в течение миллиардов лет, в результате чего белый карлик начинает аккрецировать, или поглощать материал звезды-партнера. Этот процесс может вызывать огромные и переменные вспышки света, которые столетие назад астрономы считали результатом какого-то неизвестного катаклизма.

Недавно обнаруженная система, которую команда исследователей назвала ZTF J1813+4251, представляет собой катаклизмическую переменную с самой короткой орбитой из обнаруженных на сегодняшний день. В отличие от других подобных систем, наблюдавшихся в прошлом, астрономы поймали эту катаклизмическую переменную, когда звезды многократно затмевали друг друга, что позволило команде точно измерить свойства каждой звезды.

С помощью этих измерений исследователи запустили симуляции того, что скорее всего эта система делает сейчас и как она должна развиваться в течение следующих сотен миллионов лет. Ученые пришли к выводу, что сейчас звезды находятся на переходном этапе, и что солнцеподобная звезда вращается вокруг прожорливого белого карлика и "отдает" ему большую часть своей водородной атмосферы. В конце концов, солнцеподобная звезда обнажится до плотного, богатого гелием ядра. Еще через 70 миллионов лет звезды сблизятся еще больше, их сверхкороткая орбита составит всего 18 минут, после чего они начнут расширяться и отдаляться друг от друга.

Десятилетия назад исследователи из MIT и других институтов предсказали, что такие катаклизмические переменные должны перейти на сверхкороткие орбиты. Это первый случай прямого наблюдения за такой переходной системой.

"Это редкий случай, когда мы поймали одну из таких систем в момент перехода от аккреции водорода к аккреции гелия", — говорит Кевин Бурдж, научный сотрудник кафедры физики имени Паппалардо в MIT. "Люди предсказывали, что эти объекты должны перейти на сверхкороткие орбиты, и долгое время обсуждалось, смогут ли они стать достаточно короткими, чтобы излучать заметные гравитационные волны. Это открытие ставит точку в этом вопросе".

Бурдж и его коллеги сообщили о своем открытии в журнале Nature. Среди соавторов исследования — сотрудники различных институтов, включая Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики.

Поиск в небе

Астрономы обнаружили новую систему в большом каталоге звезд, за которыми наблюдает Установка транзиентов Цвики (ZTF). В этих наблюдениях для получения снимков высокого разрешения широких участков неба используют камеру, прикрепленную к телескопу в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

В рамках исследования было сделано более 1000 снимков каждой из более чем 1 миллиарда звезд на небе, регистрируя изменения яркости каждой звезды в течение дней, месяцев и лет.

Бурдж прочесал каталог в поисках сигналов систем со сверхкороткими орбитами, динамика которых может быть настолько экстремальной, что они должны давать резкие всплески света и излучать гравитационные волны.

Новости по подобной теме:

		Астрономы обнаружили "спокойные и темные" нейтронные звезды, которые вращаются вокруг похожих на Солнце звезд
		Астрономы открыли бинарную систему с белым карликом до-низкой массы
		Когда сверхновая - неудачная: редкая бинарная звезда имеет удивительно круглую орбиту

"Гравитационные волны дают нам возможность изучать Вселенную совершенно по-новому", - говорит Бурдж, который занимается поиском в небе новых источников гравитационных волн.

Для нового исследования Бурдж просмотрел данные ZTF в поисках звезд, которые должны мигать многократно с периодом менее часа — частота, которая обычно сигнализирует о системе, состоящей как минимум из двух близко вращающихся объектов, один из которых пересекает другой и на короткое время блокирует его свет.

Он использовал алгоритм, чтобы просеять более 1 миллиарда звезд, каждая из которых была зафиксирована на более чем 1000 изображений. Алгоритм отсеял около 1 миллиона звезд, которые, казалось, вспыхивали каждый час или около того. Среди них Бурдж искал сигналы, представляющие особый интерес. Его поиск остановился на ZTF J1813+4251 — системе, расположенной на расстоянии около 3 000 световых лет от Земли в созвездии Геркулеса.

"Выскочила эта штука, когда я видел затмения каждые 51 минуту, и я сказал: хорошо, это определенно бинарная система", — вспоминает Бурдж.

Плотное ядро

В дальнейшем он и его коллеги изучали эту систему с помощью обсерватории Кека на Гавайях и телескопа Гран Телескопио Канариас в Испании. Они обнаружили, что система была исключительно "чистой", то есть они могли четко видеть, как меняется ее свет во время каждого затмения. Благодаря такой четкости им удалось точно измерить массу и радиус каждого объекта, а также его орбитальный период.

Они обнаружили, что первый объект скорее всего был белым карликом, размером в 1/100 часть Солнца и массой примерно вдвое меньше. Второй объект — солнцеподобная звезда, находящаяся на закате своей жизни, с размером и массой в десятую часть от солнечных (размером примерно с Юпитер). Оказалось, что звезды также вращаются друг вокруг друга каждые 51 минуту.

Однако что-то не сходилось.

"Одна звезда выглядела как Солнце, но Солнце не может уместиться в орбиту короче восьми часов — так что же здесь?", — говорит Бурдж.

Вскоре он нашел объяснение: почти 30 лет назад исследователи, включая заслуженного профессора MIT Сола Раппапорта, предсказали, что сверхкороткоорбитальные системы должны существовать как катаклизмические переменные. Поскольку белый карлик вращается вокруг солнцеподобной звезды и съедает ее легкий водород, солнцеподобная звезда должна сгореть, оставив ядро из гелия — элемента, более плотного, чем водород, и достаточно тяжелого, чтобы удерживать мертвую звезду на узкой сверхкороткой орбите.

Бурдж понял, что ZTF J1813+4251, вероятнее всего, является катаклизмической переменной, находящейся в процессе перехода от водородного к богатому гелием телу. Это открытие подтверждает предсказания Раппапорта и других авторов, а также является самой короткой орбитой катаклизмической переменной, обнаруженной на сегодня.

"Это особая система", — говорит Бурдж. "Нам повезло вдвойне: мы нашли систему, которая отвечает на большой открытый вопрос и является одной из самых красивых катаклизмических переменных из всех известных".

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

• бинарная система