Найдены звезды, похожие на Солнце, вращающиеся вокруг скрытых спутников

Большинство звезд в нашей Вселенной образуют пары. В то время как наше Солнце — одиночка, многие звезды, подобные Солнцу, вращаются вокруг аналогичных звезд, а множество других экзотических пар между звездами и космическими объектами заполняют всю Вселенную.

Например, черные дыры часто вращаются друг вокруг друга. Одна пара, которая оказалась довольно редкой, — это пара между звездой, похожей на Солнце, и типом мертвой звезды, называемой нейтронной звездой.

Теперь астрономы из Калифорнийского технологического института обнаружили 21 нейтронную звезду, вращающуюся в двойных системах со звездами, подобными Солнцу. Нейтронные звезды — это плотные выгоревшие ядра массивных звезд, которые взорвались. Сами по себе они обычно не могут быть обнаружены напрямую. Они часто тяжелее звезд, подобных Солнцу, но эти два объекта вращаются вокруг общего центра масс.

При движении по орбите нейтронные звезды тянут за собой солнцеподобные звезды, заставляя их немного смещаться. С помощью миссии Gaia Европейского космического агентства астрономам удалось уловить эти едва заметные колебания и обнаружить новую популяцию нейтронных звезд.

«Gaia постоянно сканирует небо и измеряет колебания более миллиарда звезд, так что шансы найти даже очень редкие объекты велики», — говорит Карим Эль-Бадри, автор исследования, доцент астрономии в Калифорнийском технологическом институте.

Новое исследование было опубликовано в журнале The Open Journal for Astrophysics. Данные с нескольких наземных телескопов были использованы для того, чтобы проследить за наблюдениями Gaia и узнать больше о массах и орбитах скрытых нейтронных звезд.

Хотя нейтронные звезды и раньше обнаруживались на орбитах вокруг звезд, подобных Солнцу, все эти системы были более компактными. При небольшом расстоянии, разделяющем два тела, нейтронная звезда (которая тяжелее солнцеподобной звезды) может отбирать массу у своего партнера. Этот процесс переноса массы заставляет нейтронную звезду ярко светиться в рентгеновском или радиодиапазоне. В отличие от этого, нейтронные звезды в новом исследовании находятся гораздо дальше от своих партнеров — примерно до трех раза дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем.

Это означает, что они находятся слишком далеко от своих партнеров, чтобы отнимать у них материал. Вместо этого они спокойны и темны. «Это первые нейтронные звезды, обнаруженные исключительно благодаря их гравитационному воздействию», — говорит Карим Эль-Бадри.

Открытие оказалось несколько неожиданным, поскольку неясно, как взорвавшаяся звезда оказывается рядом с такой звездой, как Солнце.

«У нас до сих пор нет полной модели того, как образуются эти двойные системы», — объясняет Эль-Бадри. «В принципе, прародитель нейтронной звезды должен был стать огромным и взаимодействовать со звездой солнечного типа на поздней стадии своей эволюции». Огромная звезда должна была, вероятно, временно поглотить более маленькую. Позже прародитель нейтронной звезды взорвался бы в сверхновой, что, согласно моделям, должно было бы разорвать двойные системы, отправив нейтронные звезды и звезды типа Солнца в противоположные стороны.

«Открытие этих новых систем показывает, что по крайней мере некоторые бинарные системы выживают в таких катаклизмических процессах, хотя модели пока не могут полностью объяснить, как это происходит», — говорит Карим Эль-Бадри.

Gaia смогла найти маловероятных компаньонов благодаря их широким орбитам и большим периодам обращения (от шести месяцев до трех лет). «Если тела находятся слишком близко, колебания будут слишком малы, чтобы их обнаружить», — говорит Эль-Бадри. «С Gaia мы более чувствительны к более широким орбитам». Gaia также наиболее чувствительна к двойным системам, расположенным относительно недалеко. Большинство недавно обнаруженных систем находятся в пределах 3 000 световых лет от Земли — относительно небольшое расстояние по сравнению, например, с диаметром галактики Млечный Путь в 100 000 световых лет.

Новые наблюдения также позволяют предположить, насколько редки такие пары. «По нашим оценкам, примерно одна из миллиона звезд солнечного типа вращается вокруг нейтронной звезды по широкой орбите», — говорят ученые.