Астрономы впервые увидели, как белый карлик разрывает своего соседа

Группа астрономов под руководством Эммы Чиклз из Массачусетского технологического института обнаружила ультракомпактную двойную систему белых карликов, в которой одна звезда активно перетягивает вещество другой на орбите продолжительностью всего 8,5 минуты. Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, представляет одно из самых четких на сегодняшний день свидетельств экстремального массообмена в таких системах, что делает их важными целями для будущего космического детектора гравитационных волн LISA.

Когда звезда, подобная Солнцу, исчерпывает свое термоядерное топливо, она превращается в белый карлик — плотное, горячее ядро размером с Землю, но с массой, близкой к звездной. Однако даже такие, казалось бы, стабильные остатки могут быть разрушены своим же соседом, если окажутся на достаточно тесной орбите. В двойных системах, где расстояние между звездами измеряется всего десятками тысяч километров, гравитационное взаимодействие становится настолько сильным, что белый карлик-донор начинает буквально стягивать вещество со своего компаньона. До сих пор астрономы не имели надежных наблюдательных подтверждений того, как именно протекает этот процесс на орбитальных периодах короче десяти минут. Каждая найденная система вела себя по-своему, оставляя простор для теоретических споров.

Команда под руководством Эммы Чиклз решила подойти к проблеме систематически. Исследователи проанализировали миллионы снимков двойных звезд, накопленных за последнее десятилетие в рамках различных обзоров неба. Используя сложные алгоритмы, они смогли выделить едва заметные периодические изменения яркости, которые ускользали от предыдущих методов анализа.

Такие колебания свечения служили косвенным признаком возможного переноса массы. Чтобы подтвердить догадку, ученые отправились в Чили, к телескопам Магеллана, где впервые применили новую высокоскоростную камеру proto-Lightspeed. Направив инструмент на нужный объект, они в реальном времени зафиксировали характерные взаимные затмения двух звезд, резкие провалы и подъемы кривой блеска.

Главной находкой стала система, обозначенная ATLAS J1013−4516. В ней пара белых карликов совершает полный оборот друг вокруг друга чуть более чем за 8,5 минут. Но самое поразительное, это условия массообмена. Звезда-донор в этой паре обладает внутренней плотностью, в 250 раз превышающей плотность свинца. Ее вещество, срываемое гравитацией соседа, не падает на компаньона напрямую, а сначала формирует перегретый аккреционный диск размером сопоставимый с Сатурном.

Температура в этом диске значительно выше температуры поверхности Солнца. Благодаря тому, что система ориентирована к нам ребром, астрономы могут буквально наблюдать, как один белый карлик каждые восемь с половиной минут заслоняет другого. Это позволяет с исключительной точностью измерить массы обоих объектов и детали их геометрии.

Такие экстремальные двойные системы считаются одними из самых многообещающих целей для будущего космического гравитационно-волнового детектора LISA, запуск которого намечен на 2030-е годы. В отличие от наземного LIGO, фиксирующего слияния черных дыр и нейтронных звезд, LISA будет чувствителен к гораздо более низкочастотным колебаниям пространства-времени, то есть как раз тем, что порождают тесные пары белых карликов задолго до их столкновения. ATLAS J1013−4516 входит в число немногих известных систем, которые LISA сможет обнаруживать напрямую.

Работа впервые предоставила прямое и детальное наблюдение процесса переноса массы в ультракомпактной двойной системе белых карликов с орбитальным периодом менее десяти минут. Обнаружение перегретого аккреционного диска размером с Сатурн и фиксация плотности донора, в сотни раз превышающей плотность свинца, подтверждают, что даже мертвые звезды могут подвергаться катастрофическому разрушению. Эти результаты не только проясняют физику экстремального массообмена, но и служат важным ориентиром для будущих гравитационно-волновых наблюдений, а также указывают на то, что в астрономических архивах скрыто множество аналогичных систем, ожидающих своего обнаружения.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях