Хаббл обнаружил редчайшую звездную пару в сердце шарового скопления
В шаровых звездных скоплениях, где светила находятся гораздо ближе друг от друга, чем в окрестностях Солнца, происходят процессы, которые невозможны в более спокойных регионах Галактики. Именно здесь, в сердце древнего скопления 47 Тукана, астрономам удалось подглядеть за крайне редким космическим явлением — недавним рождением пары из загадочной «голубой бродяги» и ее призрачного спутника, белого карлика. Это открытие, сделанное с помощью телескопа Хаббл, проливает свет на один из самых быстрых и драматичных сценариев звездной эволюции.
Итальянская исследовательская группа под руководством Элизабетты Реджани из Флорентийского университета сфокусировала свои усилия на скоплении 47 Тукана, которое является идеальной природной лабораторией для изучения тесных двойных систем. Его ключевые особенности — массивность, отсутствие коллапсировавшего ядра, низкое поглощение света и рекордное количество рентгеновских источников — создают уникальные условия для наблюдения динамических взаимодействий между звездами.
Главным объектом их исследования стали так называемые голубые страгглеры (или голубые бродяги или голубые отставшие звезды) — аномально яркие и горячие звезды, которые выглядят «моложе» своих соседей. Считается, что их повышенная яркость является следствием недавнего «омоложения», вызванного перетеканием вещества со звезды-компаньона или даже слиянием двух светил.
С помощью чувствительной камеры ACS/SBC, работающей в дальнем ультрафиолетовом диапазоне на борту космического телескопа «Хаббл», астрономам удалось обнаружить неопровержимые доказательства существования ранее неизвестного горячего компаньона у одной из голубых бродяг скопления, обозначенной как BSS4. Тщательный анализ фотометрических данных однозначно указал на избыток ультрафиолетового излучения, который можно объяснить только присутствием второй, очень горячей звезды в системе. Дальнейшее моделирование свойств этого излучения позволило ученым сделать вывод, что компаньоном является белый карлик — горячее, плотное ядро умершей звезды, лишенное внешних оболочек.
Основываясь на собранных данных, исследователи установили ключевые параметры этой уникальной пары. Белый карлик в системе BSS4 является чрезвычайно молодым по астрономическим меркам; его возраст остывания оценивается менее чем в 12 миллионов лет, что указывает на недавнее завершение фазы переноса массы. Масса этого компактного объекта лежит в диапазоне от 0.2 до 0.55 масс Солнца, а его радиус оценивается всего в 0.016–0.032 солнечных радиусов. Высокая эффективная температура белого карлика, превышающая 20 000 Кельвинов, согласуется с гипотезой о его недавнем образовании. Не менее важно и то, что сам голубой страгглер BSS4 демонстрирует признаки очень быстрого вращения, что является типичным следствием аккреции вещества от звезды-донора.
Сочетание этих факторов — молодой возраст белого карлика и быстрое вращение голубой бродяги — привело авторов исследования к заключению, что они наблюдают двойную систему на критически важном, но кратковременном этапе ее эволюции. По всей видимости, эта система находится на грани завершения процесса активного обмена массой. В ближайшие несколько миллионов лет температура поверхности белого карлика, уже лишившегося своих внешних оболочек, достигнет пика из-за полного прекращения аккреции, после чего он начнет постепенно остывать и угасать.
Это открытие имеет фундаментальное значение, так как система BSS4 признана одной из самых молодых и потому информативных пар «голубой страгглер — белый карлик», когда-либо обнаруженных. Она представляет собой идеальный природный эксперимент для проверки теоретических моделей, описывающих сценарий формирования голубых бродяг через массоперенос в тесной двойной системе.
Для полного понимания физики происходящих процессов авторы подчеркивают необходимость дальнейших наблюдений, в частности, получения точной кривой лучевых скоростей системы. Эти данные позволят точно определить массы компонентов и орбитальные параметры, наложив строгие наблюдательные ограничения на теоретические модели, которые пытаются воссоздать драматическую историю жизни и взаимодействия этих двух звезд. Таким образом, данное открытие не только раскрывает тайну конкретной звезды в далеком скоплении, но и дает астрономам уникальный ключ к пониманию того, как двойные системы эволюционируют в экстремальных условиях плотных звездных скоплений.