Науковці виявили новий клас залишків наднових, який складається із двох об’єктів. Половинку його першого відомого представника назвали на честь чарівника з «Володаря перснів» Гендальфа.
Новий клас подвійних об’єктів
Приблизно через 5–8 мільярдів років Сонце, як очікується, перетвориться на білого карлика — надзвичайно щільний залишок зорі розміром із Землю, який вичерпав своє паливо та скинув зовнішній шар. Але хоча наша зоря є одиночною, дослідження останніх 15 років показали, що подвійні або багатозоряні системи набагато поширеніші, ніж раніше вважали астрономи.
Коли щільний і компактний залишок, такий як білий карлик, входить до складу подвійної системи, він часто «вириває» речовину зі своєї супутньої зорі. Цей процес, який називається акрецією, зазвичай супроводжується випромінюванням рентгенівських променів, що вважається «характерним» сигналом.
Тепер науковці з групи Іларії Каяццо, доцентки Австрійського інституту науки та технологій (ISTA), підтвердили виявлення рентгенівського сигналу не в одному, а у двох ізольованих об’єктах, названих «Гандальф» і «Розміром із Місяць». Обидва вони мають високу магнітну активність і швидко обертаються. Їх називають «залишками злиття», оскільки кожен із них утворився внаслідок бурхливого космічного зіткнення. Оскільки ці об’єкти випромінюють рентгенівське випромінювання без наявності супутника, тепер їх розглядають як новий самостійний клас.
«Гендальф» — володар напівкілець?
«Гендальф» — це не зовсім нове відкриття. Каяццо вперше помітила його під час своїх постдокторських досліджень і класифікувала як цікавий об’єкт через сигнали, що вказують на наявність матерії навколо нього. Спочатку науковці думали, що це подвійна система, проте швидкий період обертання об’єкта вказував на його загадкові особливості.
«Якби «Гендальф» був частиною подвійної системи, він був би дуже несинхронізований, що могло б зробити його ще більш загадковим, ніж він є зараз. Але ми так і не знайшли супутника. Тож звідки береться навколозоряний матеріал?» — говорить Андрій Крістеа, аспірант групи Каяццо.
Щоб знайти відповідь на це запитання, команда скористалася підказкою, отриманою з оптичних спектрів випромінювання — методу спостереження, що широко застосовується в астрономії.
Магазин від Universe Space Tech
Комплект журналів Місяць, Сонце та Юпітер & Сатурн
До товару«Ми побачили спектри випромінювання водню, що мали подвійний пік, схожий на котячі вуха, — каже Крістеа. — Зазвичай така ознака вказує на наявність диска з речовини, що оточує залишок злиття. Однак, детальніше дослідивши сигнал, ми зрозуміли, що він чергувався між двома піками протягом шестихвилинного періоду обертання залишку».
Це цікаве спостереження підтвердило наявність напівкільця речовини, що оточує зорю. «Ми ніколи раніше не бачили нічого подібного у жодного білого карлика», — додає Крістеа. Далі команда доводила, що для того, щоб речовина, яка оточує залишок злиття, була асиметрично утримувана у формі напівкільця, об’єкт повинен мати сильне й асиметричне магнітне поле.
Таким чином астрономи довели, що «Гендальф» є одним із двох відомих залишків злиття білих карликів, що мають асиметричну намагніченість. Усі ці загадкові обставини спонукали Крістеа назвати цей зоряний об’єкт на честь знаменитого героя романів Дж. Р. Р. Толкіна, який любить говорити загадками.
«Розміром із Місяць» — чи є це більш розвинений двійник «Гендальфа»?
Хоча команда й не знайшла супутника для «Гендальфа», у нього все ж може бути двійник у зовсім іншій частині Всесвіту.
Коли у 2021 році Каяццо опублікувала своє відкриття білого карлика, якого вона назвала «Розміром із Місяць», виявилося, що цей зоряний об’єкт має цілу низку унікальних властивостей. Окрім надзвичайно сильного магнітного поля та швидкого обертання, він має масу, співставну із сонячною, за розмірів, порівнянних із Місяцем — або навіть дещо більших, як показують нові дані з дослідження під керівництвом Аюша Десаї, іншого аспіранта з групи Каяццо.
Астрономи ISTA виявили, що «Розміром із Місяць» і «Гендальф» мають п’ять спільних характеристик. Обидва ці об’єкти є надзвичайно масивними, мають сильне магнітне поле, швидко обертаються, не мають супутників і випромінюють рентгенівське випромінювання. Саме ця сукупність ознак спонукала дослідників ISTA запропонувати «Гендальфа» і «Розміром із Місяць» як перших представників нового класу залишків.
Однак ці два об’єкти також мають суттєві відмінності: на відміну від «Гендальфа», «Розміром із Місяць» не має ознак наявності навколишнього матеріалу. Крім того, якщо «Гендальф» є результатом зіткнення, що сталося 60–70 млн років тому, то «Розміром із Місяць» у 7–8 разів старший, оскільки його злиття відбулося приблизно 500 млн років тому.
Три сценарії щодо джерела рентгенівського випромінювання
Команда науковців пропонує кілька сценаріїв для пояснення своїх висновків, зокрема щодо джерела рентгенівського випромінювання.
За першим сценарієм, сильно намагнічена зоря могла обертатися достатньо швидко, щоб генерувати потужну силу, яка витягує з неї речовину. «Це мій улюблений сценарій, оскільки він враховує лише саму білу карликову зорю, а не речовину, що походить ззовні від залишку зорі», — каже Десаї. За словами команди, цей так званий сценарій витоку відомий із сильно намагнічених нейтронних зір, які називаються пульсарами, хоча він ніколи не моделювався для залишку білої карликової зорі.
У своєму другому сценарії — цього разу, що передбачає приплив речовини — вони висувають гіпотезу, що залишковий шлейф речовини, який утворився в результаті злиття, міг не повністю акреціонуватися на залишок зорі після вибуху. Обертаючись навколо залишку злиття з високою ексцентричністю — тобто віддаляючись по великій орбіті, далеко від зорі, перш ніж повернутися ближче, — цей слід міг «повернутися» на залишок протягом сотень мільйонів років.
У своєму третьому сценарії команда досліджує ще одне джерело надходження зовнішнього матеріалу. «Ми знаємо, що третина білих карликів є «забрудненими», — каже Десаї. — Вони настільки щільні, що ми очікували, що зовнішня матерія, така як астероїди або навіть розпалені планетарні тіла, впаде на них». Хоча «Гендальф» демонструє деякі ознаки забруднення, можливо, через матеріали, багаті на вуглець або кремній, команда не виявила таких сигналів від значно старшого об’єкта «Розміром з Місяць». «Цей сценарій видається менш імовірним, оскільки він не повністю пояснює, чому ми зараз бачимо рентгенівське випромінювання в обох об’єктах», — пояснює Десаї.
За матеріалами phys.org
