Система ZTF J0440+2325 показывает, как звезда может миллионы лет питаться веществом своего компаньона

Ученые из Массачусетского технологического института и их коллеги из нескольких научных центров обнаружили необычную двойную систему ZTF J0440+2325, в которой маломассивная звезда постепенно притягивает к себе вещество коричневого карлика. Исследование, раскрывающее новый тип взаимодействия между звездами и объектами-компаньонами, опубликовано в журнале Nature Astronomy.

В космосе существует множество сценариев, которые иногда выглядят как настоящие драмы. Звезды рождаются, живут и умирают, а иногда играют роль хищников, поглощая своих соседей. Но до сих пор астрономы наблюдали либо стабильные системы, где планеты спокойно вращаются по своим орбитам, либо быстрые и жестокие акты поглощения, когда звезда за считанные мгновения расправляется с слишком близко подошедшей планетой. Новая находка показала, что между этими крайностями есть место для неспешного, растянутого на миллионы лет «перекуса».

Все началось с данных, полученных с помощью проекта Zwicky Transient Facility, который работает на телескопе Паломарской обсерватории в Калифорнии. ZTF сканирует небо в поисках быстрых изменений яркости, которые обычно сигналят о взрывах сверхновых или столкновениях нейтронных звезд. Несколько лет назад Кевин Бердж, доцент физики Массачусетского технологического института, заметил странную кривую блеска. Вместо привычного колоколообразного графика, характерного для вспышек, он увидел повторяющийся треугольный сигнал. «Звезды не образуют таких треугольных волновых форм», — вспоминает он. Тогда объяснения не нашлось, и загадочный сигнал отложили в долгий ящик.

Вернуться к загадке помог случай. Бердж и его коллега Аарон Хаусхолдер, решили проверить, не связан ли треугольный сигнал с так называемыми «черными вдовами» — системами, где нейтронная звезда медленно высасывает вещество из меньшего компаньона. Однако свет от источника ZTF J0440+2325 вел себя иначе. Колебания яркости были слишком слабыми для черной вдовы, но все же достаточно заметными, чтобы их можно было объяснить простым вращением двух объектов. Ученые предположили, что имеют дело с более сбалансированной парой, где массы объектов не так сильно различаются.

Наблюдения с нескольких телескопов подтвердили догадку. Система находится в Млечном Пути, примерно в 300 световых годах от Земли. Звезда примерно в 85 раз массивнее Юпитера, а ее компаньон — коричневый карлик, в 25 раз тяжелее Юпитера. Этот объект занимает промежуточное положение между планетами и звездами: он слишком массивен, чтобы считаться планетой, но недостаточно велик для запуска термоядерных реакций. Коричневый карлик обращается вокруг звезды всего за 87 минут, а его орбита целиком поместилась бы внутри диаметра Солнца.

На таком близком расстоянии между двумя маломассивными телами начинает работать аккреция — процесс притягивания вещества. Обычно его наблюдают у черных дыр и нейтронных звезд, которые захватывают материю у своих соседей. Но здесь ситуация иная: звезда не является крошечным и невероятно плотным объектом, поэтому вещество коричневого карлика не закручивается в диск, а падает прямо на поверхность звезды. Компьютерное моделирование показало, что частицы вещества действительно устремляются к звезде и падают на нее.

Исследователи подсчитали, что коричневый карлик теряет примерно одну стотысячную массы Земли в год. Для коричневого карлика это капля в море, поэтому процесс может длиться миллионы, а возможно, и миллиарды лет. Именно эта медленная и стабильная аккреция объясняет треугольную форму кривой блеска. Горячая точка, возникающая в месте падения вещества, то появляется, то исчезает из виду, когда коричневый карлик и его поток материи вращаются вокруг звезды. Пик сигнала приходится на момент, когда наблюдатель смотрит прямо на эту яркую область.

Разгадка треугольного сигнала открыла новую страницу в изучении взаимодействия звезд с их компаньонами. Ученые надеются найти поблизости другие подобные системы, где звезды неспешно поглощают коричневых карликов или планеты. Это позволит лучше понять, как долго могут существовать такие пары и какую роль они играют в эволюции планетных систем.

В результат исследования была впервые зафиксирована активная аккреция маломассивной звезды от коричневого карлика. Система ZTF J0440+2325 демонстрирует новый, ранее не наблюдавшийся тип взаимодействия, при котором звезда не поглощает компаньона очень быстро, а медленно и стабильно питается его веществом на протяжении миллионов лет. Это открытие расширяет представления о возможных судьбах планет и коричневых карликов вблизи своих звезд.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях