Сотрудники Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) обнаружили двойную систему белых карликов J2322 + 0509, состоящих из ядер гелия. Светимость таких звезд крайне мала. О первой зарегистрированной бинарной системе из гелиевых белых карликов тут же сообщили в журнал Astrophysical Journal Letters.
Обнаружена «звездная парочка», много лет скрывавшаяся от ученых
Астрономы наткнулись на двойную звезду, пространственное расположение которой сделало ее практически неуловимой, но одновременно уникальной для калибровки детектора гравитационных волн, который запустят в 2034 году.
Белый карлик — это финальный этап жизненного цикла звезд, подобных нашему Солнцу. Такие объекты недостаточно велики, чтобы сколлапсировать в нейтронную звезду или черную дыру. Когда термоядерные реакции прекращаются, остатки водородного топлива сжигаются в процессах сжатия и расширения. Газовая оболочка звезды получает импульс и выбрасывается в галактическое пространство. Так образуются планетарные туманности.
То, что останется от звезды после сброса газовой оболочки, зависит от исходной массы. Синтез внутри ядра у самых легких звезд завершается превращением водорода в гелий. У звезд покрупнее — до 8-11 солнечных масс — на конечном этапе образуются более тяжелые элементы: углерод и кислород, неон и магний.
Белые карлики с гелиевыми ядрами практически невидимы в оптическом диапазоне излучения. Двойные системы из таких звёзд можно разглядеть, если смотреть на них «сбоку». С этого ракурса звезды с различной интенсивностью по очереди заслоняют друг друга, пока вращаются вокруг общего центра. Система белых карликов J2322 + 0509 ориентирована относительно Земли так, будто мы смотрим на нее «сверху» и видим центр вращения и орбиты звезд, будто на плоском рисунке. Чтобы подтвердить находку, астрономы применили метод спектрометрии.
Открытие важно само по себе, однако уникальным его делает кое-что другое. Взаимодействие звезд в двойной системе обязано сопровождаться гравитационными волнами. По оценкам ученых, волны, испускаемые обнаруженной системой в описанном направлении, в 2,5 раза сильнее, чем в перпендикулярном. В 2034 году, когда запустят детектор гравитационных волн LISA, исследователи попробуют зарегистрировать волны от парочки белых карликов. Данные о ней послужат калибровочными для дальнейшего обнаружения подобных объектов в будущем.
«Теории предсказывают, что существует множество двойных звездных систем с гелиевыми ядрами, — отметил доктор Уоррен Браун, астроном CfA и ведущий автор исследования, — Наша находка станет опорой для поиска этих моделей с помощью детектора LISA».
Орбитальный период найденной системы составляет 1201 секунду или чуть более 20 минут. Это третий кратчайший период из всех когда-либо обнаруженных у двойных систем. По словам ученых, орбита продолжит сокращаться из-за потерь энергии на гравитационное взаимодействие. Однако астрономическое сообщество может быть спокойным. Детектор LISA запустят намного раньше, чем звезды сольются в одного более массивного белого карлика. По оценкам ученых, слияние произойдет не раньше чем через 6-7 миллионов лет.