|
Астрономы ищут экзотроянцев у пульсаров
|
|
|
|
В греческой мифологии имена даны многим объектам в нашей Солнечной системе. Но, возможно, одним из наименее изученных объектов являются Трояны, названные в честь жителей Трои, о которых рассказывается в "Илиаде". Когда астрономы ссылаются на них, они обычно говорят о группе из более чем 10 000 подтвержденных астероидов, вращающихся в точках Лагранжа как перед Юпитером, так и за ним на его орбите вокруг Солнца.
|
|
|
|
Но, в более широком смысле, астрономы теперь могут использовать этот термин для обозначения любой коорбитальной системы - действительно, почти на каждой планете нашей Солнечной системы есть троянцы, хотя и не так много, как на Юпитере. Что также наводит на мысль о том, что "экзотрояны" должны существовать и вокруг других звезд. Несмотря на все наши усилия по реализации таких инициатив, как проект TROY, до сих пор нам так и не удалось найти ни одной. Но новая статья Джексона Тейлора из Университета Западной Вирджинии и множества соавторов, опубликованная в журнале Astrophysical Journal, позволила исследовать одну из самых экстремальных сред во Вселенной - двойные системы пульсаров.
|
|
|
|
Приблизительное понимание орбитальной механики является ключом к пониманию того, откуда берутся троянцы. Между любыми двумя телами, плавающими в космосе, происходит гравитационное перетягивание каната, когда сила тяжести каждого объекта воздействует на другой. Когда эти два тела массивны, как звезда и планета, это создает отчетливые зоны гравитационного равновесия, обычно образуемые равносторонним треугольником, в котором два главных тела опережают меньшее на 60 градусов по его орбитальной траектории и отстают от него на 60 градусов.
|
|
|
|
|
|
|
Они известны как две точки Лагранжа — в частности, L4 и L5 — системы. Если третий объект, например астероид или даже планета меньшего размера, попадет в одну из этих точек, он может оказаться в ловушке и вращаться в тандеме с более крупной планетой бесконечно долго.
|
|
|
|
Астрономы уже некоторое время ищут эти объекты вокруг обычных звезд главной последовательности. Но вместо этого команда Тейлора обратила свое внимание на пульсары "черной вдовы". Эти мощные двойные системы состоят из быстро вращающегося миллисекундного пульсара и гораздо меньшей звезды-компаньона, масса которой часто составляет около 1% массы Солнца. Интенсивное излучение пульсара медленно отделяет вещество от его спутника, со временем эффективно разрушая его — отсюда и прозвище "черная вдова".
|
|
|
|
Это может показаться не идеальным местом для поиска планет, вращающихся вокруг одной орбиты. Однако малая масса спутника на самом деле означает, что математические расчеты для нахождения стабильных орбит в этой системе на самом деле более вероятны, чем у более обычных двойных звездных систем.
|
|
|
|
Тем не менее, астрономы не могут напрямую увидеть троянскую экзопланету, особенно когда поблизости вращается пульсар "черная вдова". Традиционные методы обнаружения экзопланет в этих системах не работают. Обнаружение экзопланет обычно отслеживает небольшое гравитационное притяжение планеты к ее звезде-хозяину, но в этих двойных системах это гравитационное притяжение будет исходить от звезды-компаньона, а не от какой-либо троянской планеты, которая была бы еще меньше.
|
|
|
|
Чтобы преодолеть эту трудность, Тейлор и его команда попробовали два разных метода обнаружения. В одном случае, который они применили к двоичной системе под названием PSR J1641+8049, они сравнили оптические кривые блеска с данными радиосвязи. Они знали, что оптический свет достигает максимума, когда нагретая сторона звезды-компаньона обращена к Земле, в то время как радиоимпульсы отслеживают орбитальный центр масс всей системы (который может состоять из трех или более тел). Если бы между двумя измерениями было несоответствие, это указывало бы на то, что кто-то третий (т.е. троян) нарушил синхронизацию радиоимпульсов.
|
|
|
|
Их второй метод, который они применили к восьми различным бинарным системам black widow, использует 15-летний набор данных NANOGrav, который отслеживает функцию, известную как время прибытия радиоимпульсов (TOAs). Если система содержит троянца, она будет "колебаться" вокруг своей устойчивой точки, что приводит к колебаниям центра масс системы с той же частотой. Это изменение можно обнаружить по небольшим различиям в том, когда радиосигналы достигают Земли — отсюда и их "время прибытия", — что указывает на то, что третий объект, создающий нестабильность, вносит коррективы в синхронизацию радиоимпульсов.
|
|
|
|
Несмотря на использование двух различных методов в общей сложности в девяти различных системах, исследователи не смогли с уверенностью сказать, что они обнаружили какие-либо трояны. Две системы из набора данных NANOGrav, по мнению авторов, получили ложноположительные сигналы, которые, скорее всего, были вызваны либо случайным шумом от основного пульсара, либо ограничениями в отслеживании транзита в Аресибо, одной из обсерваторий, используемых для сбора данных.
|
|
|
|
Кроме этого, они могли бы с уверенностью сказать, что вокруг оставшихся семи двойных пульсарных систем не было никаких объектов, даже массой с Землю, за исключением системы, протестированной с помощью оптического и радио сравнения, которая могла ограничить размер трояна не более чем 8 Юпитерами.
|
|
|
|
Учитывая повсеместное распространение этих объектов в нашей собственной солнечной системе, было бы преждевременно полностью исключать их присутствие в других системах. По общему признанию, для захвата чего-то размером с Землю потребовалась бы довольно стабильная в гравитационном отношении система, так что в системах, которые они уже рассматривали, могут быть даже объекты меньшего размера. У астрономов будет гораздо больше возможностей проанализировать новые наборы данных, такие как предстоящий выпуск NANOGrav за 20 лет, чтобы поохотиться на этих неуловимых космических безбилетников.
|
|
|
|
Источник
|
