Смертельный танец двух белых карликов завершится взрывом сверхновой через 6,3 миллиона лет
Китайские астрономы из Пекинского университета и Китайской академии наук под руководством Цзин-Ци Чена провели детальное моделирование эволюции сверхкомпактной двойной системы белых карликов ATLAS J1138-5139 с использованием программы Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA). Исследователи обнаружили, что эта система, расположенная на расстоянии около 1800 световых лет с орбитальным периодом всего 27,86 минуты, пройдет через фазу AM Canum Venaticorum и завершит свое существование взрывом сверхновой типа Ia. Результаты исследования были опубликованы на сервере препринтов arXiv, что позволило ученым не только описать конечную судьбу системы, но и подтвердить ее значимость как перспективного источника гравитационных волн для будущих космических детекторов.
Объектом исследования стала двойная система ATLAS J1138-5139, обнаруженная в 2024 году и представляющая собой уникальную пару белых карликов. Система состоит из двух компонентов: относительно массивного белого карлика с углеродно-кислородным ядром и его компаньона — белого карлика чрезвычайно малой массы (ELM) с гелиевым составом, масса которого составляет всего около 0,4 массы Солнца.
Исключительная компактность системы определяется ее орбитальным периодом, составляющим приблизительно 27,86 минуты, что автоматически относит ее к классу ультракомпактных двойных систем и делает одним из рекордсменов по скорости обращения среди подобных объектов.
Для анализа дальнейшей судьбы этой системы астрономы применили расчеты эволюции двойных систем в среде MESA. Моделирование показало, что эволюция системы проходит в несколько ключевых этапов. На начальной стадии гелиевый белый карлик, обладающий крайне малой массой, начинает расширяться и заполняет свою полость Роша, инициируя процесс переноса вещества, богатого водородом, на более массивного соседа. После того как водородная оболочка донора истощается, ядерное горение становится нестабильным, и звезда переходит в фазу охлаждения.
На следующем этапе основным фактором, сближающим компоненты, становится излучение гравитационных волн, которое приводит к потере орбитального углового момента. По мере уменьшения расстояния между звездами гелиевый белый карлик вновь заполняет свою полость Роша, что знаменует начало второй фазы массообмена.
В этот момент доминирующим процессом становится аккреция гелия. Согласно расчетам, примерно через 6,3 миллиона лет система трансформируется в двойную систему типа AM Canum Venaticorum (AM CVn), характеризующуюся чрезвычайно короткими орбитальными периодами и переносом гелия.
AM Canum Venaticorum (AM CVn, звезды типа AM Гончих Псов) — это редкий класс ультракомпактных двойных звездных систем, в которых белый карлик аккрецирует вещество, бедное водородом и богатое гелием, от своего звезды-компаньона, который также является вырожденным или полувырожденным объектом (обычно другим белым карликом или гелиевой звездой). Эти системы характеризуются чрезвычайно короткими орбитальными периодами — от 5 до 65 минут и необычными спектрами с доминирующими линиями гелия при полном отсутствии или крайней слабости водородных линий. Названные по прототипу AM Canum Venaticorum, открытому в 1967 году, эти объекты играют ключевую роль в астрофизике: они рассматриваются как важные источники гравитационных волн, обнаруживаемых будущими космическими детекторами вроде LISA, а также как потенциальные предшественники термоядерных сверхновых типа Ia.
Ключевым выводом работы стало определение конечной судьбы ATLAS J1138-5139. Моделирование показало, что аккреция гелия на поверхность углеродно-кислородного белого карлика приведет к накоплению оболочки массой до 0,12 солнечных масс. Это накопление создает условия для термоядерного взрыва.
Таким образом, исследователи пришли к заключению, что данная система является кандидатом в прародители сверхновой типа Ia, стандартной космологической свечи, взрывы которой играют ключевую роль в измерении расстояний во Вселенной.
В итогк проведенное моделирование показало, что ATLAS J1138-5139 через 6,3 миллиона лет эволюционирует в систему типа AM CVn, после чего неизбежно завершит свое существование мощным взрывом сверхновой типа Ia из-за накопления критической массы гелия на поверхности углеродно-кислородного белого карлика. Помимо этого, ученые подтвердили, что уже на современном этапе система обладает достаточно сильным излучением гравитационных волн, чтобы быть уверенно зарегистрированной будущими космическими обсерваториями, такими как LISA, TianQin и Taiji, что делает ее важным целевым объектом для гравитационно-волновой астрономии.
Научная публикация:
Jing-Qi Chen, Hai-Liang Chen, Zheng-Wei Liu, Xuefei Chen, Zhanwen Han, Expected evolution of the binary system ATLAS J1138-5139, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.19572
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
