|
Выявили новый класс мертвых звезд
|
|
|
|
Ожидается, что примерно через 5-8 миллиардов лет наше солнце превратится в белого карлика — чрезвычайно плотный звездный остаток размером с Землю, который исчерпал свое топливо и сбросил внешний слой. Но хотя наше Солнце является одиночной звездой, исследования, проведенные за последние 15 лет, показали, что двойные или многозвездные системы встречаются гораздо чаще, чем когда-то думали астрономы. Когда в двойную систему попадает плотный и компактизированный остаток, подобный белому карлику, он часто "отбирает" материал у своей звезды-компаньона. Этот процесс, называемый аккрецией, обычно испускает рентгеновские лучи, которые считаются "характерным сигналом".
|
|
|
|
Теперь ученые из группы Иларии Кайаццо, доцента Австрийского института науки и технологий (ISTA), подтверждают обнаружение рентгеновского сигнала не у одного, а у двух изолированных объектов под названием "Гэндальф" и размером с Луну. Обладающие высокой магнитной активностью и быстро вращающиеся, эти два объекта называются "остатками слияния", поскольку каждый из них образовался в результате сильного космического столкновения. Излучая рентгеновские лучи в отсутствие спутника, они теперь образуют свой собственный новый класс.
|
|
|
|
Гэндальф — Властелин полукольцов?
|
|
|
|
Гэндальф - не совсем свежее открытие. Кайаццо впервые заметила его во время своих постдокторских исследований и классифицировала как интересный объект из-за сигналов, которые намекают на присутствие вокруг него материала.
|
|
|
|
|
|
|
"Сначала мы думали, что это бинарная система", - говорит Андрей Кристя, аспирант группы Кайаццо и первый автор статьи о Гэндальфе, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics. "При чрезвычайно высоком уровне магнетизма остатка его вращение должно быть синхронизировано с орбитой его спутника, аналогично вращению Земли по орбите Луны", - добавляет он. Однако самый быстрый период обращения, наблюдаемый на сегодняшний день, составляет 80 минут. Гэндальф, с другой стороны, совершает оборот вокруг своей оси каждые шесть минут. По словам Кристеи, это лишь одна из его загадочных особенностей.
|
|
|
|
"Если бы Гэндальф был вовлечен в двойную систему, он был бы сильно рассинхронизирован, что могло бы сделать его еще более загадочным, чем сейчас. Но мы так и не нашли спутника. Итак, откуда берется околозвездное вещество?"
|
|
|
|
Чтобы помочь ответить на этот вопрос, команда использовала оптические спектры излучения - метод наблюдения, широко используемый в астрономии.
|
|
|
|
"Мы увидели спектры эмиссии водорода, в которых наблюдалась сигнатура с двумя пиками, похожая на кошачьи уши", - говорит Кристеа. "Обычно эта сигнатура указывает на наличие диска из материала, окружающего остаток от слияния. Однако, изучив сигнал более внимательно, мы поняли, что он чередовался между двумя пиками в течение шестиминутного периода вращения остатка".
|
|
|
|
Это любопытное наблюдение соответствовало существованию полукольца вещества, окружающего звезду. "Мы никогда раньше не видели ничего подобного ни у одного белого карлика", - добавляет он.
|
|
|
|
Далее команда ученых пришла к выводу, что для того, чтобы материал, окружающий остаток от слияния, был асимметрично захвачен в форме полукольца, объект должен обладать сильным и асимметричным магнитным полем.
|
|
|
|
"Следует отметить, что белые карлики схожего возраста и стадии эволюции, как правило, немагнитны", - говорит Кристеа. "В то время как высокомагнитные остатки белых карликов уже являются исключением, Gandalf в настоящее время является одним из двух известных остатков слияния, обладающих асимметричной намагниченностью". Все эти загадочные причины побудили Кристею назвать этот звездный объект в честь знаменитого героя романов Дж.Р.Р. Толкина, который любит говорить загадками.
|
|
Размером с Луну - более развитый близнец Гэндальфа?
|
|
|
|
Даже если команда не нашла компаньона для Гэндальфа, у нее все равно может быть "близнец" в совершенно другой области Вселенной.
|
|
|
|
Когда в 2021 году Кайаццо опубликовала информацию о своем открытии белого карлика, который она назвала "Размером с Луну", этот звездный объект обладал целым рядом уникальных свойств. Помимо того, что он обладает очень высокой магнитной способностью и быстро вращается, он также обладает массой, эквивалентной массе Солнца, и размером, сравнимым с Луной, или немного больше, как показывают новые данные в препринте arXiv, подготовленном Аюшем Десаи, другим аспирантом из группы Кайаццо.
|
|
|
|
Астрономы ISTA обнаружили, что размеры Луны и Гэндальфа имеют пять общих отличительных особенностей. Помимо того, что эти два остатка являются сверхмассивными, обладают высокой магнитной способностью и быстро вращаются, они также не связаны друг с другом, и оба они излучают рентгеновские лучи. Эти пять общих свойств побудили ученых ISTA предложить Гэндальфа и Лунатика в качестве двух представителей нового класса останков.
|
|
|
|
Однако эти два объекта также существенно отличаются друг от друга: в отличие от Гэндальфа, объект размером с Луну не имеет никаких признаков окружающего его материала. Кроме того, в то время как Гэндальф появился в результате столкновения, произошедшего 60-70 миллионов лет назад, Луна размером в семь-восемь раз старше, поскольку ее слияние произошло около 500 миллионов лет назад. Другим важным отличием является то, что рентгеновское излучение "Гэндальфа" в 100 раз ярче, что позволяет предположить, что спутник размером с Луну может быть более старым и развитым "близнецом", который, возможно, теряет свой источник рентгеновского излучения.
|
|
|
|
Каковы критерии для определения нового класса звезд или остатков?
|
|
|
|
Астрономы сходятся во мнении, что чем ближе к нам находится объект во Вселенной, тем больше вероятность того, что он будет обычным явлением. Тем не менее, любой новый объект может вызвать интерес в сообществе.
|
|
|
|
Кайаццо объясняет: "Если мы найдем один новый объект на просторах Вселенной, каковы шансы, что он окажется единственным? Обычно одного звездного объекта с новыми характеристиками более чем достаточно, чтобы начать поиск похожих. Но здесь мы действительно обнаружили два объекта с пятью перекрывающимися характеристиками. Этого достаточно для нового класса остатков звезд!"
|
|
|
|
Рентгеновские лучи и тайны звездной эволюции
|
|
|
|
Команда ученых предлагает несколько сценариев, объясняющих их результаты, в частности, источник рентгеновского излучения.
|
|
|
|
В первом сценарии сильно намагниченная звезда может вращаться достаточно быстро, чтобы генерировать мощную силу, которая извлекает материал из самой себя. "Это мой любимый сценарий, потому что он учитывает только сам белый карлик, а не материал, происходящий из-за пределов остатка звезды", - говорит Десаи. По словам команды, этот так называемый сценарий истечения известен по сильно намагниченным нейтронным звездам, называемым пульсарами, хотя он никогда не моделировался на остатках белых карликов.
|
|
|
|
В своем втором сценарии, на этот раз предполагающем "приток" материала, они предполагают, что "остаточный" след материала, образовавшийся в результате слияния, возможно, не полностью сросся с остатками звезды после взрыва. Вращаясь вокруг остатка слияния с большим эксцентриситетом — то есть удаляясь по большой орбите далеко от звезды, прежде чем приблизиться к ней вплотную, — этот след может "возвращаться" к остатку в течение сотен миллионов лет.
|
|
|
|
В своем третьем сценарии команда исследует еще один источник "притока" внешних материалов.
|
|
|
|
"Мы знаем, что треть белых карликов "загрязнены", - говорит Десаи. "Они настолько плотные, что мы могли бы ожидать, что на них обрушится внешний материал, такой как астероиды или даже разрушенные планетные тела". В то время как у Gandalf есть некоторые признаки загрязнения, возможно, из-за материалов, богатых углеродом или кремнием, команда не обнаружила таких сигналов от значительно более старого Спутника размером с Луну. "Этот сценарий кажется менее вероятным, поскольку он не полностью объясняет, почему мы видим рентгеновские лучи в обоих объектах прямо сейчас", - объясняет Десаи.
|
|
|
|
Несмотря на то, что команда обнаружила ключевые данные о звездах размером с Луну и Гэндальфе, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как эти звезды могут влиять на свои планетные системы.
|
|
|
|
"Два объекта, которые мы идентифицировали до сих пор, имеют много общего, но также и различий", - объясняет Десаи. "Обнаружение большего количества таких остатков поможет нам исключить сценарии и, возможно, вообще найти другие объяснения".
|
|
|
|
На данный момент остается сложной задачей определить, является ли какой-либо из пяти перекрывающихся параметров решающим для принадлежности к этому новому классу.
|
|
|
|
Источник
|
