Аннотация:
Международная исследовательская группа под руководством Массачусетского технологического института (MIT) обнаружила редкую двойную систему: звезда малой массы примерно в 300 световых годах от Земли медленно поглощает вещество своей звезды-компаньона. Этот процесс отличается от ранее наблюдавшегося явления, когда звезды быстро поглощают планеты, но представляет собой долгосрочный, стабильный перенос массы, который может длиться даже миллиарды лет.
Эта система называется ZTF J0440+2325 и расположена в Млечном Пути. Два члена системы находятся очень близко друг к другу, совершая оборот по орбите каждые 87 минут. Более легкий объект — коричневый карлик, масса которого примерно в 25 раз превышает массу Юпитера; другая звезда примерно в 85 раз массивнее Юпитера. Оба объекта маломассивны, и вся орбита коричневого карлика может уместиться даже в диаметре Солнца.
Традиционные наблюдения показывают, что большинство планет вращаются вокруг своих звезд по стабильным орбитам, и лишь в нескольких случаях звезды быстро поглощают планеты, которые подходят слишком близко. Это открытие показывает совершенно новый путь эволюции. В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи отметили, что это первый раз, когда люди непосредственно наблюдали за звездой малой массы, непрерывно и стабильно получающей материал от другого небесного тела малой массы.
Это открытие произошло в результате необычного наблюдения, сделанного несколько лет назад. Кевин Берч, доцент кафедры физики Массачусетского технологического института, заметил необычную кривую яркости, изучая данные наблюдений Zwicky Transient Survey (ZTF). Вместо колоколообразной кривой яркости, характерной для взрывов сверхновых, эта цель демонстрирует повторяющиеся треугольные колебания.
В то время исследовательская группа изучала другую систему, называемую «двоичная черная вдова». В такой системе плотная и быстро вращающаяся нейтронная звезда будет постепенно пожирать свою менее массивную звезду-компаньон. Однако наблюдаемые характеристики недавно обнаруженной цели не соответствуют характеристикам двойной системы Черная Вдова. Согласно теории, двойная звезда Черная вдова должна была демонстрировать очевидный эффект возвратно-поступательного движения, но это явление не отразилось в результатах наблюдений, из-за чего исследователи какое-то время не могли объяснить ее истинную сущность.
В последние годы Берч и аспирант Массачусетского технологического института Аарон Хаусхолдер вновь исследовали этот загадочный сигнал. Они выдвинули гипотезу: если общая масса системы будет меньше, орбитальное движение между двумя небесными телами будет более плавным и не будет резких раскачиваний. Чтобы проверить эту идею, исследовательская группа использовала несколько телескопов для последующих наблюдений за целью.
Наблюдения показывают, что в системе действительно наблюдается небольшое, но измеримое колебание. Путем сравнительного анализа с известными двойными звездными системами исследователи подтвердили, что в ней нет нейтронной звезды. В конце концов они определили, что это двойная система, состоящая из маломассивной звезды и коричневого карлика, и что колебание слишком мало, чтобы его могли вызвать другие типы объектов.
После определения масс и параметров орбит двух небесных тел исследовательская группа дополнительно изучила, существует ли какое-либо явление переноса материала. При нормальных обстоятельствах процесс аккреции наиболее распространен в компактных объектах, таких как черные дыры и нейтронные звезды, и их сильная гравитация стягивает материал звезд-компаньонов вместе, образуя аккреционный диск.
Но в этой системе аккретором является не очень маленькая черная дыра, а звезда с относительно большим реальным размером. Исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы отследить движение частиц материала на поверхности коричневых карликов, и результаты показали, что эти материалы падали прямо на поверхность звезды, а не образовывали типичный аккреционный диск.
Моделирование также подтвердило, что это первый случай, когда звезда малой массы активно аккрецирует материал из другого объекта малой массы. Исследователи объяснили, что падающий материал ударится о поверхность звезды на чрезвычайно высоких скоростях — процесс, аналогичный падению астероида на Луну.
Это продолжающееся воздействие также объясняет первоначально обнаруженную треугольную кривую яркости. Когда коричневые карлики вращаются вокруг своих звезд, в поле зрения периодически появляются высокотемпературные горячие точки, образованные падающим материалом. Когда горячая точка обращена к Земле, яркость достигает своего пика, образуя правильную треугольную форму волны.
По оценкам исследовательской группы, масса, ежегодно доставляемая коричневыми карликами к звездам, эквивалентна примерно одной стотысячной массы Земли. В пересчете это эквивалентно материальному потоку примерно 40 миллионов большегрузных самосвалов в секунду или массе, соответствующей примерно 1,3 триллионам буррито по фунту в секунду.
Хотя это значение кажется удивительным, скорость потерь все равно очень медленная по сравнению с огромной массой самого коричневого карлика. Поэтому исследователи полагают, что этот процесс «поедания» не закончится быстро, а может продолжаться чрезвычайно долго.
Исследователи отметили, что прежнее представление людей о взаимодействии звезд, планет и коричневых карликов обычно заключалось в том, что звезды в конечном итоге полностью поглотят последних. Например, когда в будущем Солнце превратится в красного гиганта, Землю, скорее всего, постигнет такая же участь. Однако ZTF J0440+2325 показывает другую возможность: звезда не обязательно поглощает звезду-компаньон целиком сразу, а может постепенно «каннибализировать» компаньона долгим и стабильным образом и продолжать этот процесс в течение миллиардов лет.
Поскольку тайна изменения яркости треугольника успешно раскрыта, исследовательская группа планирует искать больше подобных систем. Они надеются использовать это для дальнейшего понимания возможных новых механизмов взаимодействия между планетами, коричневыми карликами и родительскими звездами, а также для углубления человеческого понимания процесса звездной эволюции.
Комментарии