• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
05.05.2022
Иван Лавренов
2 591

Астрономы наблюдали рекордно жаркий танец космической «Черной вдовы»

5.5

Ученые обнаружили и исследовали рекордную систему из пульсара и звездного остатка. Экстремальная близость пульсара и компаньона вызывает мощный разогрев последнего, сопровождающийся сильным переменным оптическим излучением.

Пульсар в составе тесной двойной системы.
Пульсар в составе тесной двойной системы. / © NASA, Goddard Space Flight Center / Автор: Visellia Orfius

Эволюция тесных двойных звездных систем изобилует драматическими событиями. Если жизненный путь одиночной звезды почти однозначно определяется ее массой, то в двойных системах — в зависимости от массы каждого компонента и расстояния между ними — возможно множество сценариев. Наиболее распространенный из них выглядит следующим образом.

Превращаясь в красный гигант, более массивная звезда расширяется в десятки раз и заполняет полость Роша — область, за пределами которой приливные силы компаньона превосходят ее собственную гравитацию. При этом вещество перетекает от гиганта к компаньону, отчего первый преждевременно превращается в белый карлик, а второй набирает массу. На этом этапе сейчас находится система Алголя, а в прошлом, возможно, это происходило в системе Сириуса.

Художественное изображение двойной системы на первом этапе переноса массы / © fineartamerica.com

Первое действие проходит относительно спокойно, но под занавес драма начинает все стремительнее набирать обороты. Прибавив в весе, вторая звезда ускоряет свою эволюцию, и вскоре тоже превращается в красный гигант. Тут уже наступает время преждевременно умершего первого компаньона пировать: белый карлик оттягивает на себя оболочку гиганта и сам начинает набирать массу.

Аккреция на компактные объекты сопровождается гораздо более бурными явлениями, чем на обычные звезды Главной последовательности. Время от времени стянутое с компаньона вещество, сжимаясь и разогреваясь на поверхности белого карлика, взрывается во вспышках новых, а если масса белого карлика достигает предела Чандрасекара, то он и сам взрывается, становясь сверхновой типа Ia. Чем меньше расстояние между компонентами, тем интенсивнее процессы обмена массой и вызванные им катастрофические явления. В особенно тесных системах второй компаньон может «отомстить», особенно если он является нейтронной звездой. Сокращая свою орбиту за счет приливного трения, он может оказаться внутри красного гиганта, превратив его в экзотический объект Ландау-Торна-Житков и приблизив его собственный конец.

Иногда красный гигант успевает сбросить оболочку до того, как нейтронная звезда, в которую превратился первый компаньон, погрузилась в самое его ядро. На некоторое время образовавшаяся сверх-тесная система из пульсара и остатка второй звезды обретает стабильность, но затем из-за эмиссии гравитационных волн орбита становится еще теснее. Пульсар начинает своими приливными силами пожирать то, что осталось от менее массивной звезды, и разрушать остаток жестким излучением. Недаром прообраз таких систем, PSR B1957+20, астрономы назвали «Черной вдовой». Период обращения в ней составляет всего девять часов — и это не предел.

Обычно системы типа «Черной вдовы» открывают по характерному рентгеновскому и гамма-излучению, испускаемому пульсаром. Ученые из Массачусетского технологического института во главе с Кевином Берджем (Kevin Burdge) занялись изучением оптического излучения уже известных систем, а также поиском новых объектов такого типа, и открыли самую экстремальную систему пульсара и поедаемого им компаньона из известных на сей день.

Система типа «Черная вдова». Мощное излучение пульсара, генерируемого при аккреции, способно вызывать испарение даже тел звездной массы. / © NASA Goddard Flight Center

Период обращения в новооткрытой системе ZTF J1406+1222 составляет всего 62 минуты — стремительный вальс в сравнении с неторопливым девятичасовым променадом. Это быстрее теоретического предела для систем из нейтронной звезды и водородного остатка, и, следовательно, компаньон состоит из гелия либо более тяжелых элементов.

Когда-то компаньон ZTF J1406+1222 сам был звездой, но теперь от него осталось только плотное ядро, которое обращается вокруг пульсара примерно на таком же расстоянии, как Луна от Земли, и само лишь втрое превосходит диаметром нашу планету. Аккреция на нейтронные звезды высвобождает в несколько раз больше энергии, чем термоядерный синтез, и вся эта энергия излучается из области размером несколько сотен-тысяч километров. Сильнейшее жесткое излучение аккреционного диска и самого пульсара обрушивается на компаньон, разогревая его «дневную» сторону до 10 100 градусов Цельсия — почти вдвое горячее солнечной поверхности.

Изображение внутренней области аккреционного диска вокруг пульсара, кадр из анимации https://youtu.be/zrKoZqDIm60. / © NASA/JPL-Caltech

Обычно белые карлики или их остатки сами разогреты до нескольких тысяч градусов, и их поверхность сравнима по яркости с Солнцем. Но даже свет нашего светила не идет ни в какое сравнение с жаром близкого аккреционного диска. Кружась по орбите вокруг пульсара, остаток поворачивается к Земле то «дневной», то «ночной» стороной, что вызывает колебания его яркости в видимом свете в 13 раз — эти колебания астрономы и зафиксировали. Представьте: одну сторону нашего Солнца озарило нечто настолько яркое, что оно само стало проявлять фазы, как Луна.

По мнению ученых, со временем компаньон будет полностью разрушен жестким излучением и приливными силами пульсара. И на этом его яркая жизнь закончится: в отсутствие подпитки пульсары-вампиры всего за какие-то десятки миллионов лет замедляют свое бешеное вращение и становятся самыми обычными нейтронными звездами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
15 мая
Татьяна

В Бразилии проживает более 200 миллионов человек, немалую долю которых занимают потомки иммигрантов. Колонизация с XV по XX века считается самым масштабным переселением народов в истории. Порядка пяти миллионов человек переселились туда из Европы. Столько же насильно переместили с Африканского континента. Сегодня бразильцы — это наиболее генетически разнородная нация, и одна из самых малоизученных. Поэтому неудивительно, что новая работа по результатам полногеномного анализа населения принесла целый ряд открытий.

Вчера, 10:40
Evgenia

Физики долго не могли определиться, является ли висмут топологическим материалом. Детальное исследование показало, что ученым стоит передоговориться о терминах.

2 часа назад
Березин Александр

Экс-спикер Минобороны Армении Арцрун Ованнисян в эфире армянского Общественного телевидения решил «развеять миф» о Второй мировой войне. В частности, он заявил, что выигрыш Сталинградской битвы был не спасением для страны. Напротив, если бы немцы победили, уверен он, была бы создана объединенная историческая Армения — куда вошли бы земли, сегодня удерживаемые Турцией. Так ли все было на самом деле?

15 мая
Татьяна

В Бразилии проживает более 200 миллионов человек, немалую долю которых занимают потомки иммигрантов. Колонизация с XV по XX века считается самым масштабным переселением народов в истории. Порядка пяти миллионов человек переселились туда из Европы. Столько же насильно переместили с Африканского континента. Сегодня бразильцы — это наиболее генетически разнородная нация, и одна из самых малоизученных. Поэтому неудивительно, что новая работа по результатам полногеномного анализа населения принесла целый ряд открытий.

15 мая
Николай Цыгикало

Сегодня исполнилось 38 лет с момента первого летного испытания последнего советского космического гиганта — сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия». Ее запустили 15 мая 1987 года. Технически успешный проект дошел до полностью рабочего изделия, безупречно выполнившего два испытательных полета. Но так и не дошел до летной эксплуатации по причинам, от него уже не зависевшим. А запуск ракеты прошел тогда безупречно, хотя и не без особенностей — и одним из участников этих испытаний был автор Naked Science. Но обо всем по порядку.

13 мая
Любовь

Самые устойчивые объекты во Вселенной — нейтронные звезды, белые карлики и черные дыры — рано или поздно исчезнут. К такому выводу пришли авторы нового исследования, показавшие, что эти сверхплотные тела испаряются под действием квантовых эффектов, возникающих в искривленном пространстве-времени, даже в отсутствие горизонта событий, который ранее считался необходимым условием для излучения Хокинга.

6 мая
Редакция Naked Science

Да, с волосами и люком все так. У космонавта Суниты Уильямс волосы на МКС плавали свободно, а у Кэти Пэрри и прочих в полете 14 апреля 2025 года — нет. Но это не значит, что суборбитального космического полета первого чисто женского экипажа не было или что он был инсценировкой. Причем, в общем-то, чтобы понять это, даже не нужно обладать специальными знаниями.

6 мая
Березин Александр

Мощнейшее отключение электроэнергии за последние 20 лет истории Европы случилось уже неделю назад, а испанские власти пока так и не объявили о его причинах. Это логично: как мы покажем ниже, ответ на вопрос, кто виноват, получится очень неполиткорректным. И, более того, противоречащим линии правящей в Испании партии. Но мы живем за тысячи километров от нее, поэтому можем себе позволить аполитичный анализ случившегося. Так что же произошло на самом деле и каковы наши шансы увидеть подобное у себя дома?

2 мая
Unitsky String Technologies Inc.

Инженеры компании UST Inc. разработали передовой рельсовый беспилотник, способный передвигаться на скорости до 500 километров в час. Юнибус U5-75304 предназначен для перевозки пассажиров и может в перспективе заменить среднемагистральную авиацию. Давайте узнаем, как конструктивные особенности обеспечивают продолжительное движение на больших скоростях, комфорт и безопасность пассажирам.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно