Самые массивные соприкасающиеся звезды, когда-либо обнаруженные, столкнутся и станут черными дырами
Международная группа астрономов изучила две самые массивные соприкасающиеся звезды в соседней галактике, которые в конечном итоге превратятся в черные дыры и столкнутся, посылая рябь в пространстве и времени.
Звезды, которые вращаются вокруг общего центра тяжести и вместе известны как двойная звезда, находятся в Малом Магеллановом Облаке, всего в 210 000 световых лет от нашей галактики Млечный Путь.
Звезды вращаются вокруг друг друга каждые три дня и являются самыми большими соприкасающимися звездами (контактными двойными звездами), которые когда-либо наблюдались. Но именно их взаиморазрушающие отношения вызвали интерес исследователей.
Используя долгосрочные данные, собранные телескопом «Хаббл» и многоблочным спектроскопическим исследователем (MUSE) на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, а также на других телескопах, исследователи измерили различные полосы света, исходящие от двойной системы звезд (спектральный анализ). Они обнаружили, что большая часть внешней оболочки меньшей звезды была сорвана большей.
«Эта двойная звезда — самая массивная контактная двойная звезда, наблюдаемая до сих пор», — сказал Даниэль Паули, соавтор исследования. «Меньшая, более яркая и горячая звезда, масса которой в 32 раза больше массы Солнца, в настоящее время теряет массу из-за своего более крупного компаньона, масса которого в 55 раз превышает массу нашего Солнца».
Радиус обеих звезд превышает их полость Роша — то есть область вокруг звезды, где материал гравитационно связан с этой звездой, — подтверждая, что часть материала меньшей звезды переливается и передается звезде-компаньону.
«Меньшая звезда станет черной дырой первой, всего через 700 000 лет либо в результате впечатляющего взрыва, называемого сверхновой, либо она коллапсирует в черную дыру без внешнего взрыва», — сказал Мэтью Рикард, автор исследования. «Они будут непростыми соседями в течение примерно трех миллионов лет, прежде чем первая черная дыра начнет накапливать массу от своего компаньона, мстя ему».
Выводы были подкреплены сравнением наблюдений гравитационных волн с помощью детекторов Virgo и LIGO, с теоретическими моделями эволюции двойных звезд.
Гравитационные волны — это невидимая «рябь» во времени и пространстве, вызванная самыми бурными и энергичными процессами во Вселенной. Сильнейшие гравитационные волны создаются катаклизмами вроде столкновений черных дыр, которые разрушают пространство-время таким образом, что посылают космическую рябь, распространяющуюся во всех направлениях со скоростью света. Эти волны несут информацию о своем происхождении.
«Затем, еще через 200 000 лет, мгновение по астрономическим меркам, звезда-компаньон тоже превратится в черную дыру», — сказал Даниэль Паули. «Они будут продолжать вращаться вокруг друг друга, совершая круговые движения каждые несколько дней в течение миллиардов лет».
Согласно результатам исследования, пройдет немало времени, прежде чем черные дыры столкнутся. И когда они это сделают, столкновение будет генерировать гравитационные волны, которые можно обнаружить.
«Медленно они будут терять орбитальную энергию из-за излучения гравитационных волн, пока не станут вращаться вокруг друг друга каждые несколько секунд, наконец, слившись вместе через 18 миллиардов лет с огромным выбросом энергии через гравитационные волны».
Наличие таких звезд так близко к нашей собственной галактике позволило исследователям расширить наши знания о Вселенной.
«Обнаружение звезд на этом эволюционном пути так близко к нашей галактике Млечный Путь дает нам прекрасную возможность узнать еще больше о том, как формируются двойные черные дыры», — говорят ученые.
Исследование было принято к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics.