Международная группа астрономов сообщила об обнаружении необычной карликовой новой системы J1152, обладающей крайне редкими характеристиками. Главная особенность объекта — необычно длинный орбитальный период, который плохо вписывается в стандартные модели эволюции подобных звездных систем. Открытие может помочь ученым лучше понять, как взаимодействуют двойные звезды и как развиваются компактные объекты в нашей галактике.
Исследование основано на наблюдениях, проведенных с использованием нескольких телескопов и обзоров неба. Авторы работы отмечают, что J1152 относится к категории катаклизмических переменных — тесных двойных систем, в которых белый карлик перетягивает вещество со звезды-компаньона.
Такие объекты давно считаются важными лабораториями для изучения аккреции, звездной эволюции и экстремальных физических процессов.
Что такое карликовая новая
Карликовые новые — это разновидность катаклизмических переменных звезд.
Система обычно состоит из двух объектов:
- белого карлика;
- обычной звезды малой массы.
Белый карлик обладает очень сильной гравитацией и постепенно перетягивает вещество со своего спутника.
Газ не падает напрямую на поверхность компактного объекта. Вместо этого вокруг белого карлика формируется аккреционный диск — вращающаяся структура из горячего вещества.
Периодически в диске возникают нестабильности, вызывающие резкое увеличение яркости системы.
Именно такие вспышки и называют вспышками карликовых новых.
Белые карлики — остатки погибших звезд
Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции звезд, похожих на Солнце.
После исчерпания термоядерного топлива звезда:
- сбрасывает внешние оболочки;
- превращается в красного гиганта;
- оставляет после себя компактное плотное ядро.
Типичный белый карлик:
- имеет массу, сопоставимую с солнечной;
- обладает размером примерно как Земля;
- состоит из вырожденного вещества;
- отличается чрезвычайно высокой плотностью.
Чайная ложка вещества белого карлика на Земле весила бы тонны.
Почему двойные системы особенно интересны
Изолированные звезды эволюционируют сравнительно предсказуемо.
Но в тесных двойных системах ситуация значительно сложнее.
Когда звезды находятся близко друг к другу, начинают работать процессы:
- переноса массы;
- аккреции;
- приливного взаимодействия;
- магнитного торможения;
- изменения орбитального периода. (esa.int)
Подобные системы могут со временем приводить к:
- вспышкам новых;
- сверхновым типа Ia;
- образованию нейтронных звезд;
- слияниям компактных объектов.
Поэтому катаклизмические переменные являются важнейшими объектами современной астрофизики.
Что необычного обнаружили у J1152
Главная особенность J1152 связана с ее орбитальным периодом.
Орбитальный период — это время, за которое обе звезды совершают полный оборот вокруг общего центра масс.
Для большинства карликовых новых характерны сравнительно короткие периоды — обычно несколько часов.
Однако у J1152 он оказался значительно длиннее ожидаемого.
Такие системы встречаются крайне редко.
Это делает объект особенно ценным для проверки существующих моделей звездной эволюции.
Почему орбитальный период так важен
Орбитальный период напрямую связан с:
- расстоянием между звездами;
- скоростью переноса вещества;
- потерей углового момента;
- возрастом системы;
- эволюционным состоянием звезд.
Большинство моделей катаклизмических переменных предсказывает постепенное уменьшение орбиты.
Со временем звезды должны сближаться, а период — сокращаться.
Но J1152 демонстрирует более сложную картину.
Это означает, что некоторые процессы внутри подобных систем могут быть поняты не полностью.
В системе, вероятно, происходит необычная эволюция
Авторы исследования предполагают, что объект может находиться на редком этапе эволюции.
Существует несколько возможных объяснений:
- необычные параметры звезды-донора;
- особенности переноса вещества;
- влияние магнитного поля;
- нестандартная история формирования системы;
- редкая стадия поздней эволюции.
Подобные объекты особенно важны именно потому, что они помогают обнаруживать ограничения существующих теорий.
Как астрономы изучают такие системы
Для анализа катаклизмических переменных используются сразу несколько методов.
Важнейшими являются:
- фотометрия;
- спектроскопия;
- измерение изменений яркости;
- анализ линий излучения;
- наблюдение аккреционного диска. (eso.org)
Изменения блеска позволяют определить орбитальный период.
Спектры помогают измерять:
- скорость движения вещества;
- температуру газа;
- химический состав;
- параметры диска.
Современные обзоры неба особенно эффективны в поиске переменных объектов.
Почему вспышки карликовых новых происходят периодически
Аккреционный диск вокруг белого карлика не является стабильным.
По мере накопления вещества:
- плотность диска растет;
- температура повышается;
- меняется вязкость газа;
- запускается тепловая нестабильность.
В результате диск резко переходит в более горячее состояние.
Это вызывает вспышку яркости.
После потери части вещества система снова возвращается в спокойное состояние.
Цикл повторяется многократно.
Некоторые карликовые новые могут быть предшественниками сверхновых
Хотя большинство таких систем относительно спокойны, часть двойных систем с белыми карликами имеет огромное значение для космологии.
Если белый карлик постепенно набирает массу и приближается к пределу Чандрасекара — примерно 1,4 массы Солнца — возможен термоядерный взрыв сверхновой типа Ia. (nasa.gov)
Сверхновые типа Ia играют ключевую роль в астрономии:
- используются как «стандартные свечи»;
- помогают измерять расстояния;
- применяются для изучения расширения Вселенной.
Именно наблюдения сверхновых типа Ia привели к открытию ускоренного расширения Вселенной и концепции темной энергии.
Катаклизмические переменные помогают изучать экстремальную физику
Такие системы являются естественными лабораториями высокоэнергетической астрофизики.
В них можно исследовать:
- поведение вещества в сильной гравитации;
- динамику аккреционных дисков;
- магнитные поля;
- турбулентность газа;
- взаимодействие двойных звезд. (esa.int)
Многие процессы, происходящие в карликовых новых, аналогичны явлениям рядом с:
- нейтронными звездами;
- черными дырами;
- активными ядрами галактик.
Но катаклизмические переменные расположены значительно ближе и доступны для более подробных наблюдений.
Почему редкие объекты особенно важны
Большая часть астрофизики строится не только на изучении типичных объектов, но и на анализе исключений.
Необычные системы позволяют:
- проверять пределы теорий;
- выявлять неизвестные процессы;
- уточнять модели эволюции;
- искать новые механизмы взаимодействия звезд.
Именно поэтому редкие катаклизмические переменные вызывают большой интерес.
Даже единичный объект способен изменить представления о целом классе звездных систем.
Современные обзоры неба резко увеличили число открытий
В последние годы число известных переменных звезд быстро растет.
Этому способствуют крупные автоматические проекты:
- Gaia;
- Zwicky Transient Facility;
- Pan-STARRS;
- ASAS-SN.
Эти системы непрерывно сканируют небо и фиксируют изменения яркости миллионов объектов.
Благодаря этому астрономы получают огромные массивы данных о переменных и вспыхивающих звездах.
В будущем число известных двойных систем вырастет еще сильнее
С запуском новых телескопов поток открытий станет еще больше.
Особенно важным считается Vera C. Rubin Observatory.
Его обзор LSST будет регулярно фотографировать почти все небо с огромной чувствительностью.
Ожидается, что обсерватория обнаружит:
- миллионы переменных звезд;
- тысячи новых карликовых новых;
- огромное число редких двойных систем.
Это позволит создавать гораздо более точные статистические модели эволюции звезд.
J1152 может оказаться ключом к новым моделям эволюции
Пока астрономы продолжают наблюдать систему и уточнять ее параметры.
Особый интерес представляют:
- масса компонентов;
- скорость переноса вещества;
- структура аккреционного диска;
- природа звезды-донора;
- долгосрочные изменения орбиты.
Если дальнейшие наблюдения подтвердят необычность системы, J1152 может стать одним из важных объектов для пересмотра моделей катаклизмических переменных.
Исследование показывает, что даже хорошо изученные классы звездных систем продолжают скрывать неожиданности, а эволюция двойных звезд может быть значительно сложнее, чем предполагалось ранее.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
