Белый карлик хлещет по красному мощным излучением

Используя Очень Большой Телескоп ESO, а также ряд других наземных и космических телескопов, астрономы открыли новый тип экзотических двойных звезд. В двойной системе AR Скорпиона быстровращающийся белый карлик разгоняет электроны почти до скорости света. Эти высокоэнергетические частицы порождают всплески излучения, которое обрушивается на вторую звезду системы – красную карликовую звезду. В результате система в целом каждые 1.97 минут испускает мощное пульсирующее излучение в диапазоне от ультрафиолета до радиоволн. Результаты работы будут опубликованы в журнале Nature от 28 июля 2016 г.

В мае 2015 года группа астрономов-любителей из Германии, Бельгии и Великобритании наткнулась на звездную систему, которая вела себя совершенно необычным образом. Последующие наблюдения этой системы, проведенные сотрудниками Уорвикского университета с использованием целого ряда телескопов на Земле и в космосе [1], выявили истинную природу этой ранее неверно идентифицировавшейся двойной.

Звездная система AR Scorpii (сокращенно AR Sco), находится в созвездии Скорпиона в 380 световых годах от Земли. Она состоит из быстровращающегося белого карлика [2] размером с Землю, но в 200 000 раз более массивного, и холодного красного карлика массой в одну треть солнечной [3]. Компоненты системы вращаются вокруг общего центра тяжести с периодом 3.6 часа.

Уникальность этой двойной звездной системы заключается в том, что обладающий сильным магнитным полем и быстро вращающийся белый карлик ускоряет электроны почти до скорости света. Когда эти высокоэнергетические частицы несутся в пространстве, они испускают излучение в виде узкого направленного луча, который как бы хлещет по поверхности холодного красного компаньона. В результате в системе каждые 1.97 минуты происходит яркая вспышка с последующим резким затуханием. Эти мощные пульсации излучения происходят в радиодиапазоне, чего раньше в системах с белым карликом никогда не наблюдалось.

Ведущий исследователь Том Марш (Tom Marsh) из астрофизической группы Уорвикского университета так комментирует сделанное открытие: “Система AR Скорпиона открыта более 40 лет назад, но об ее истинной природе никто не догадывался, пока мы не начали ее наблюдать в 2015 г. В первые же минуты наблюдений мы поняли, что видим нечто необыкновенное.”

Наблюдаемые свойства AR Sco уникальны, но также и загадочны. Излучение в широком диапазоне частот свидетельствует о том, что оно порождается электронами, ускоряемыми в магнитном поле, которое может принадлежать быстровращающемуся белому карлику. Главной загадкой, однако, является источник самих электронов — неясно, связан ли он с белым карликом или с его более холодным компаньоном.

Система AR Scorpii впервые наблюдалась в начале 1970-х, и тогда регулярные флюктуации ее яркости с периодом 3.6 часа привели к ее неверной классификации в качестве одиночной переменной звезды [4]. Истинная причина переменности блеска AR Скорпиона была установлена благодаря объединенным усилиям любителей астрономии и астрономов-профессионалов. Подобные пульсации наблюдались и раньше, но не у белых карликов, а у нейтронных звезд — одних из самых плотных объектов во Вселенной.

Борис Гёнзике (Boris G?nsicke), соавтор нового исследования, тоже сотрудник Уорвикского университета, заключает: “Пульсации нейтронных звезд известны уже почти пятьдесят лет, и некоторые теоретики предсказывали, что белые карлики тоже могут демонстрировать подобное поведение. Замечательно, что нам удалось открыть такую систему. К тому же, это хороший пример сотрудничества астрономов-любителей и академических ученых”.

Примечания
[1] Наблюдения, лежащие в основе этого исследования, выполнены на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в обсерватории Серро Параналь в Чили, телескопах Вильяма Гершеля и Исаака Ньютона из группы телескопов им.Исаака Ньютона на о.Ла Пальма (Испания, Канарские острова), Австралийской Компактной Решетке Телескопов (Australia Telescope Compact Array) в обсерватории Пола Уайльда (Наррабри, Австралия), Космическом Телескопе Хаббла NASA/ESA и космической миссии «Свифт» NASA.

[2] Белые карлики образуются на последних стадиях жизненного цикла звезд с массами до примерно восьми масс Солнца. После того, как термоядерное горение водорода в недрах звезды заканчивается, изменения в ее внутренней структуре приводят к ее расширению и превращению в красного гиганта. За этим следует сжатие, в ходе которого внешние слои оболочки звезды выбрасываются в пространство в виде гигантских облаков пыли и газа, и остается ядро размером с Землю, но в 200 000 раз более плотное — белый карлик. Ложка вещества, из которого состоит белый карлик, весила бы на Земле столько же, сколько весит слон.

[3] Этот красный карлик – звезда спектрального класса M. Звезды этого класса представляют собой наиболее распространенный тип звезд по Гарвардской спектральной классификации, в которой типы звезд обозначаются буквами в соответствии со своими спектральными характеристиками. Эта трудно запоминаемая последовательность букв такова: OBAFGKM. Для ее запоминания студенты придумали ряд мнемонических формул, таких, как Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me (в русском языке существует формула, по легенде придуманная В.А.Амбарцумяном: «О Боже, АФГанистан, Куда Мы Несемся», и еще другая: «Один Бритый Англичанин Финики Жевал, Как Морковь»).

[4] Переменной звездой называется звезда, яркость которой меняется во времени. Эти флюктуации могут объясняться свойствами самой звезды – например, некоторые звезды в довольно сильной степени сжимаются и расширяются (пульсируют). Бывает и так, что происходят регулярные затмения звезды каким-либо другим объектом. AR Scorpii ошибочно принималась за единичную переменную.


Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *