Нейтронной звезде «Черная вдова» требуется час, чтобы совершить оборот вокруг звезды, которая поджаривается

Наше Солнце одиноко в этой галактике, и рядом с ним не вращается близкий спутник. Но двойные звездные системы очень распространены, а нашим ближайшим соседом, похоже, является тройная звездная система. Учитывая, сколько существует различных типов звезд, многие мультизвездные системы имеют своеобразную органическую смесь с нестабильными звездами-гигантами, вращающимися вокруг относительно обычных звезд.

В выпуске журнала Nature за среду исследователи сообщают о редкости: нейтронная звезда «черная вдова», которая находится достаточно близко к своему компаньону, чтобы взорвать его излучением. Если процесс продолжится, в конечном итоге звезда испарится и погибнет. Кроме того, у пары есть далекий компаньон — древняя и редкая карликовая звезда.

Поиск аномалий

Началась работа с архивами Транзитный комплекс Цвикки. ZTF предназначен для обзора всего неба в северном полушарии каждые два дня и использует программное обеспечение для выявления любых изменений. Часто это может означать, что что-то взрывается: звезда внезапно загорается (в некоторых случаях становится видимой с Земли впервые), потому что она взорвалась как сверхновая.

Но этот поиск искал временные изменения яркости: вещи, которые периодически загорались и снова гасли. Часто это происходит из-за того, что спутники вращаются по орбите, и исследователи использовали свой поиск для поиска именно тесных двойных систем, в которых две звезды вращаются вокруг друг друга на расстояниях, точно соответствующих нашей Солнечной системе. Поскольку две звезды затмевают друг друга с точки зрения Земли, общее количество света, достигающего Земли, будет периодически меняться.

Одна из вещей, появившихся в результате опроса, называлась ZTF J1406 + 1222, и это было… странно. Последующие наблюдения подтвердили, что свет от системы имел форму синусоидальной волны, регулярно поднимаясь и опускаясь. Но делала она это по короткому графику, с периодичностью чуть больше часа. Такое поведение не было вызвано затмением, потому что некоторые длины волн света претерпели более значительные изменения, чем другие: некоторые длины волн испытали 13-кратную разницу в интенсивности в течение часового цикла. Если бы ZTF J1406 + 1222 включал звездное затмение, большинство длин волн испытали бы аналогичные изменения интенсивности.

Учитывая, что очевидное объяснение, похоже, не работает, исследователи обратились к менее очевидным, но все же правдоподобным объяснениям. И тот, который они предпочитали, также включал звезду, вокруг которой вращался невидимый близкий компаньон. Но в данном случае невидимый компаньон производил большое количество излучения, которое нагревало звезду. Этот процесс по существу создает звезду, у которой «дневная» сторона купается в излучении, поэтому она более энергична и ярче, а «ночная» сторона излучает внутреннюю яркость звезды.

Сколько энергии нужно, чтобы получить такую ​​разницу в светимости? Исследователи оценивают его в совершенно бесполезных единицах эрг/сек; Ставьте хоть сколько-то понятные единицы, это может быть примерно 10¹² мегатонн в секунду. Что, по большинству стандартов, является большим количеством радиации.

пауки без паутины

Есть только несколько вещей, которые могут производить этот тип излучения. Исследователи исключили белые карлики, которые производят много излучения в ультрафиолетовой области спектра. ZTF J1406 + 1222, похоже, не имеет там большого избытка, а значит, белый карлик маловероятен. Это оставляет нейтронную звезду как наиболее вероятное объяснение.

Это не первый случай наблюдения системы, близкой к нейтронной звезде. Мы видели достаточно, чтобы они подобрали собственную терминологию. Имя подхватил первый опознанный человек.Черная вдова Пульсар«в котором нейтронная звезда погружала своего компаньона в достаточное количество радиации, чтобы уничтожить его. Последующие открытия подобных систем были объединены в класс двойных черных вдов, который стал подмножеством общей классификации двойных пауков.

Более пристальный взгляд на ZTF J1406+1222 показал, что у звезды в спектре есть линии поглощения водорода. Это довольно необычно, учитывая, что большинство звезд состоят из высокоэнергетического водорода, который производит большую часть излучения. Но в этом случае излучение, по-видимому, оттолкнуло большое количество водорода от звезды, где он может поглощать излучение из окружающей среды. Это согласуется с идеей, что это система Черной Вдовы, где звезда должна испариться.

ZTF J1406 + 1222 оказался ближайшим дуэтом черной вдовы, идентифицированным на сегодняшний день, и вызывает вопросы о том, как он сформировался. Но эти вопросы выходят за рамки бинарной части системы черной вдовы. Наблюдения также показали, что соседняя звезда, вероятно, связана гравитацией, что делает ее трехзвездной системой. И, конечно же, эта звезда тоже странная, принадлежащая к классу, называемому (я не выдумываю) крутыми субкарликами. Они очень старые и содержат очень мало элементов, кроме водорода и гелия.

Наконец, странными являются не только отдельные компоненты этой системы, но и сама система в целом. Внешний компаньон вращается вокруг 600 астрономических единиц (одна астрономическая единица — это среднее расстояние между Землей и Солнцем). На таком расстоянии гравитационная сила невелика, и любое возмущение может разрушить трехзвездную систему. Что особенно странно, потому что орбита системы приближается к галактическому ядру, и, возможно, она видела взрыв сверхновой, когда формировалась нейтронная звезда, а это означает, что у ZTF J1406 + 1222 теперь есть много поводов для распада.

Все это подкрепляет основной вывод тех, кто ее открыл: ZTF J1406+1222 — интересная система, заслуживающая большого дополнительного наблюдения.

вспыльчивый характер2022. DOI: 10.1038/с41586-022-04551-1 (О DOI).