Найшвидша з відомих нам «зірок-вампірів» стискається — незабаром вона вибухне

Уявіть, що ви їсте стільки, скільки можете витримати — і при цьому стаєте все стрункішими і стрункішими. Звучить як мрія, особливо після святкового періоду, чи не так? Але, можливо, не для всіх у космосі. На жаль, «святкова дієта», до якої вдається одна мертва зірка, сигналізує про її відносно швидке знищення в результаті потужного вибуху наднової. Про це розповідає space.com.

Швидке обертання цього білого карлика, який вампірично забирає зоряну матерію у зорі-компаньйона, можна пояснити зменшенням його радіусу. Хоча білий карлик не спалахне надновою за нашого життя, за космічними мірками він вибухне відносно скоро.

Білий карлик, або мертва зоря, про яку йдеться, є компактним супутником зорі HD 49798, яка перебуває на відстані близько 1700 світлових років від Землі й має масу приблизно в 1,5 раза більшу за масу Сонця. Астрономи полювали на цей загадковий об'єкт із 1997 року, коли було виявлено, що він випромінює рентгенівське випромінювання. У 2009 році орбітальний рентгенівський телескоп Європейського космічного агентства, який отримав назву XMM-Newton, виявив, що об'єкт дійсно є білим карликом, позначивши його RX J0648.0-4418.

RX J0648.0-4418 має масу, що приблизно в 1,2 раза перевищує масу Сонця, і є найшвидшим білим карликом, який обертається приблизно кожні 13 секунд. Це майже вдвічі швидше, ніж у другого за швидкістю обертання білого карлика LAMOST J0240+1952, який обертається кожні 25 секунд. Обертання RX J0648.0-4418 настільки швидке, що його не можна пояснити лише ненажерливістю.

Новий аналіз дослідника Національного інституту астрофізики (INAF) Сандро Мерегетті підтвердив, що ключем до швидкості цієї зірки-вампіра може бути той факт, що вона стискається.

«Найбільш загадковим аспектом є швидкість розкручування компактного об'єкта, що акреціюється. Це важко пояснити, враховуючи низьку швидкість акреції маси та кутового моменту», — сказав Мерегетті.

Однак не лише швидкість RX J0648.0-4418 робить цю систему надзвичайною. Вона також є єдиною рентгенівською подвійною, що випромінює світло: в ній є білий карлик, який відбирає зоряний матеріал у високорозвиненої гарячої субкарликової зорі, котра спалює гелій.

«Ця система суттєво відрізняється від усіх інших відомих нам рентгенівських двійкових: у жодній з них немає гарячого субкарлика, який скидає масу на білий карлик. Імовірно, це короткочасна стадія в еволюції бінарних, і це може пояснити рідкісність подібних систем», — сказав Мерегетті.

Космічні вампіри та фігуристи

Білі карлики народжуються, коли зорі, маса яких приблизно у 8 разів перевищує масу Сонця, вичерпують запаси палива, необхідного для ядерного синтезу в їхніх ядрах. Це припиняє зовнішній потік енергії, який підтримує зорю в боротьбі з власною гравітацією. Ядро зорі руйнується, а зовнішні шари розбухають і зрештою втрачаються, забираючи з собою переважну більшість маси зорі.

Хоча для деяких зірок, таких як Сонце, це призведе до самотньої смерті, яка настане приблизно через 5 млрд років, білі карлики із зоряними супутниками можуть повернутися до життя, живлячись від своїх зірок-партнерів. Таке живлення може збільшити швидкість обертання, або «розкрутити» білі карлики, що живляться.

«Білі карлики в подвійних системах притягують матерію від зорі-компаньйона. Цей потік речовини формує акреційний диск навколо білого карлика. Внутрішній край диска обертається швидше, ніж білий карлик, а це означає, що матерія, яка осідає на поверхню білого карлика, створює крутний момент, який розкручує зірку», — каже Мерегетті.

Це означає, що не лише акреція білого карлика має значення, а й пов'язаний із нею кутовий момент також має значення при розгляді швидкості обертання білого карлика. Та цього недостатньо, щоб пояснити, як швидко обертається саме цей білий карлик.

«Існує добре відомий взаємозв'язок між швидкістю акреції маси та кутовим моментом. Це означає, що за заданою швидкістю акреції ми можемо оцінити, як швидко розкручується білий карлик. Швидкість акреції HD49798 була досить добре оцінена за її рентгенівською світністю, яка також залежить від швидкості акреції, і виявилося, що вона недостатня для того, щоб викликати виміряне розкручування», — додає Мерегетті.

Швидкість обертання цієї мертвої зірки можна пояснити, якщо момент інерції білого карлика зменшується з часом, коли білий карлик стискається. Дуже схоже відбувається й на Землі (хоча і в набагато менших масштабах), коли фігурист, крутячись, підіймає руки, щоби швидше обертатися.

«Білі карлики повільно стискаються протягом перших мільйонів років свого життя. Це спричиняє зміну моменту інерції, що може пояснити розмірене розкручування цього білого карлика», — каже Мерегетті.

У той час як вік інших бінарних систем білих карликів, які ми спостерігали, становить мільярди років, вік цієї системи — лише кілька мільйонів років. Можливо, саме тому науковці змогли спостерігати за цим білим карликом, коли він стискається.

І, говорячи про життя білих карликів, цей карлик може мати дійсно коротке життя.

Коли вибухне цей білий карлик?

RX J0648.0-4418 — не лише найшвидший будь-коли виявлений білий карлик, а й один із наймасивніших, знайдених людством.

І це стосується його очікуваної тривалості життя.

Більшість відкритих нами білих карликів приблизно в 0,6 раза перевищують масу Сонця — але цей має вдвічі більшу масу. Це дуже важливо, оскільки означає, що цей білий карлик дуже близький до так званої межі Чандрасекхара — 1,4 маси Сонця.

На межі Чандрасекхара зоряне тіло має достатньо маси, щоби стати надновою.

«Існує гранична маса, яку може витримати білий карлик. Вона становить близько 1,4 маси Сонця. Білий карлик у цій системі вже досить близький до цієї межі, і він нарощує масу. Теоретичні розрахунки дають дещо інші оцінки того, коли ця система стане надновою, але всі вони коротші за 100 тисяч років», — сказав Мерегетті.

Якщо це звучить як надзвичайно довгий час, що ж, це з погляду нашої власної тривалості життя — але врахуйте, що вік нашого Сонця середнього віку становить близько 4,6 млрд років.

«100 тисяч років — це дуже короткий час в астрономічних термінах», — підтвердив Мерегетті.

Руйнування наднової цього білого карлика буде прискорене тим, що в міру старіння цієї системи швидкість, з якою вона вампірично краде матерію у свого компаньйона, буде збільшуватися за рахунок еволюції зірки-жертви, або донора, яка є її жертвою.

«Донор зараз перебуває на стадії спалювання гелію, коли він випромінює слабкий вітер, з якого білий карлик притягує матерію. Але ця зірка, що спалює гелій, розшириться в кінці цієї стадії, і її зовнішні шари відчують набагато сильніше гравітаційне тяжіння з боку білого карлика», — говорить астроном.

Перш ніж вона вибухне, про подвійну HD 49798/RX J0648.0-4418 можна багато чого дізнатися. Мерегетті, який був частиною команди, що відкрила справжню природу цієї системи 16 років тому, продовжить розкривати її таємниці.

«Багато аспектів рентгенівського випромінювання цієї подвійної не дуже добре вивчені, частково через унікальність цієї системи. Рентгенівські спостереження за допомогою майбутніх більш чутливих інструментів допоможуть», — каже Мерегетті.

Більше новин читайте на GreenPost.