Самая быстрая из известных нам «звезд-вампиров» сжимается - вскоре она взорвется
"Это может объяснить редкость подобных систем".
Иллюстрация белой карликовой звезды, которая извлекает звездный материал из звезды-компаньона. Изображение: Robert Lea (создано с помощью Canva)
Представьте, что вы едите столько, сколько можете выдержать – и при этом становитесь все стройнее и стройнее. Звучит как мечта, особенно после праздничного периода, не правда ли? Но, может быть, не для всех в космосе. К сожалению, «праздничная диета», к которой прибегает одна мертвая звезда, сигнализирует о ее относительно быстром уничтожении в результате мощного взрыва сверхновой. Об этом рассказывает space.com.
Быстрое вращение этого белого карлика, который вампирически уносит звездную материю у звезды-компаньона, можно объяснить уменьшением его радиуса. Хотя белый карлик не вспыхнет сверхновой в нашей жизни, по космическим меркам он взорвется относительно скоро.
Белый карлик, или мертвая звезда, о которой идет речь, является компактным спутником звезды HD 49798, которая находится на расстоянии около 1700 световых лет от Земли и имеет массу примерно в 1,5 раза больше массы Солнца. Астрономы охотились на этот загадочный объект с 1997 года, когда было обнаружено, что он излучает рентгеновское излучение. В 2009 году орбитальный рентгеновский телескоп Европейского космического агентства, получивший название XMM-Newton, обнаружил, что объект действительно является белым карликом, отметив его RX J0648.0-4418.
RX J0648.0-4418 имеет массу, примерно в 1,2 раза превышающую массу Солнца, и является самым быстрым белым карликом, который вращается примерно каждые 13 секунд. Это почти вдвое быстрее, чем у второго по скорости вращения белого карлика LAMOST J0240+1952, который вращается каждые 25 секунд. Вращение RX J0648.0-4418 настолько быстро, что его нельзя объяснить лишь прожорливостью.
Новый анализ исследователя Национального института астрофизики (INAF) Сандро Мерегетти подтвердил, что ключом к скорости этой звезды-вампира может быть тот факт, что она сжимается.
«Наиболее загадочным аспектом является скорость раскрутки акрецирующегося компактного объекта. Это трудно объяснить, учитывая низкую скорость аккреции массы и углового момента», – сказал Мерегетти.
Однако не только скорость RX J0648.0-4418 делает эту систему удивительной. Она также является единственной рентгеновской двойной, излучающей свет: в ней есть белый карлик, отбирающий звездный материал у высокоразвитой горячей субкарликовой звезды, сжигающей гелий.
«Эта система существенно отличается от всех других известных нам рентгеновских двоичных: ни в одной из них нет горячего субкарлика, сбрасывающего массу на белый карлик. Вероятно, это кратковременная стадия в бинарных эволюциях, и это может объяснить редкость подобных систем», — сказал Мерегетти.
Космические вампиры и фигуристы
Белые карлики появляются, когда звезды, масса которых приблизительно в 8 раз превосходит массу Солнца, исчерпывают запасы горючего, нужного для ядерного синтеза в их ядрах. Это прекращает внешний поток энергии, поддерживающий звезду в борьбе с собственной гравитацией. Ядро звезды разрушается, а наружные слои разбухают и в конце концов теряются, унося с собой подавляющее большинство массы звезды.
Хотя для некоторых звезд, таких как Солнце, это приведет к одинокой смерти, которая наступит примерно через 5 млрд. лет, белые карлики со звездными спутниками могут вернуться к жизни, питаясь от своих звезд-партнеров. Такое питание может увеличить скорость вращения, или «раскрутить» питающиеся белые карлики.
«Белые карлики в двойных системах притягивают материю от звезды-компаньона. Этот поток вещества формирует аккреционный диск вокруг белого карлика. Внутренний край диска вращается быстрее, чем белый карлик, а это значит, что оседающая на поверхность белого карлика материя создает крутящий момент, который раскручивает звезду», — говорит Мерегетти.
Это означает, что не только аккреция белого карлика имеет значение, но и связанный с ней угловой момент также имеет значение при рассмотрении скорости вращения белого карлика. Но этого недостаточно, чтобы объяснить, как быстро вращается этот белый карлик.
«Существует хорошо известная взаимосвязь между скоростью аккреции массы и угловым моментом. Это означает, что по заданной скорости аккреции мы можем оценить, как быстро раскручивается белый карлик. Скорость аккреции HD49798 была достаточно хорошо оценена по ее рентгеновской светимости, также зависит от скорости аккреции, и оказалось, что она недостаточна для того, чтобы вызвать измеренную раскрутку», — добавляет Мерегетти.
Скорость вращения этой мертвой звезды можно объяснить, если момент инерции белого карлика уменьшается с течением времени, когда белый карлик сжимается. Похоже происходит и на Земле (хотя и в гораздо меньших масштабах), когда фигурист, крутясь, поднимает руки, чтобы быстрее вращаться.
«Белые карлики медленно сжимаются в течение первых миллионов лет своей жизни. Это влечет за собой изменение момента инерции, что может объяснить размеренную раскрутку этого белого карлика», — говорит Мерегетти.
В то время как возраст других бинарных систем белых карликов, которые мы наблюдали, составляет миллиарды лет, возраст этой системы — всего несколько миллионов лет. Возможно, именно поэтому ученые смогли наблюдать этот белый карлик, когда он сжимается.
И, говоря о жизни белых карликов, этот карлик может иметь действительно короткую жизнь.
Когда взорвется этот белый карлик?
RX J0648.0-4418 — не только самый быстрый когда-либо обнаруженный белый карлик, но и один из самых массивных, найденных человечеством.
И это касается его ожидаемой продолжительности жизни.
Большинство открытых нами белых карликов примерно в 0,6 раза превышают массу Солнца – но это имеет вдвое большую массу. Это очень важно, поскольку означает, что этот белый карлик очень близок так называемой границе Чандрасекхара — 1,4 массы Солнца.
На границе Чандрасекхара у звездного тела достаточно массы, чтобы стать сверхновой.
Существует предельная масса, которую может выдержать белый карлик. Она составляет около 1,4 масс Солнца. Белый карлик в этой системе уже достаточно близок к этому пределу, и он наращивает массу. Теоретические расчеты дают несколько иные оценки того, когда эта система станет сверхновой, но все они короче 100 тысяч лет», — сказал Мерегетти.
Если это звучит как очень долгое время, что ж, это с точки зрения нашей собственной продолжительности жизни — но учтите, что возраст нашего Солнца среднего возраста составляет около 4,6 млрд. лет.
«100 тысяч лет – это очень короткое время в астрономических терминах», – подтвердил Мерегетти.
Разрушение сверхнового этого белого карлика будет ускорено тем, что по мере старения этой системы скорость, с которой она вампирически ворует материю у своего компаньона, будет увеличиваться за счет эволюции звезды-жертвы или донора, являющейся ее жертвой.
«Донор сейчас находится в стадии сжигания гелия, когда он излучает слабый ветер, из которого белый карлик притягивает материю. Но эта звезда, сжигающая гелий, расширится в конце этой стадии, и ее внешние слои ощутят гораздо сильнее гравитационное тяготение со стороны белого карлика», — говорит астроном.
Прежде чем она разразится, о двойной HD 49798/RX J0648.0-4418 можно многое узнать. Мерегетти, являвшийся частью команды, открывшей истинную природу этой системы 16 лет назад, продолжит раскрывать ее тайны.
«Многие аспекты рентгеновского излучения этой двойной не очень хорошо изучены, частично из-за уникальности этой системы. Рентгеновские наблюдения с помощью будущих более чувствительных инструментов помогут», – говорит Мерегетти.
Больше новостей читайте на GreenPost.
