Открытие системы ZTF J0007+4804 ставит под вопрос эволюцию двойных звезд и термоядерных взрывов

Астрономы впервые обнаружили редкую двойную систему, в которой горячий субкарлик и белый карлик вызывают вспышки, характерные для так называемых карликовых новых. Международная группа исследователей использовала данные обзора Zwicky Transient Facility (ZTF) и космического телескопа TESS для изучения системы ZTF J0007+4804 и пришла к выводу, что это первый известный горячий субкарлик в паре с белым карликом, демонстрирующий подобные выбросы яркости.

Система ZTF J000742.62+480414.51, сокращенно ZTF J0007+4804, впервые была зарегистрирована в 2019 году как кандидат в субкарлики. Спустя три года ученые переклассифицировали объект в возможную двойную систему, состоящую из горячего субкарлика и белого карлика, совершающих оборот друг вокруг друга примерно за 1,8 часа. Новое исследование под руководством Эрика Стрингера из Гамбургского университета позволило подтвердить природу системы и получить более подробные сведения о ее характеристиках.

Наблюдения проводились в рамках публичного обзора ZTF в диапазонах g, r и i (g — зеленый, r — красный, i — ближний инфракрасный). Астрономы использовали 30-секундные экспозиции, собранные в период с мая 2018 по февраль 2024 года, что дало в общей сложности 2249 точек данных. Дополнительно были привлечены данные спутника TESS с интервалом съемки 120 секунд. Космический телескоп наблюдал объект в сектора обзора неба №17, 57 и 84 в период с октября 2019 по октябрь 2024 года, собрав еще 47104 точки данных.

Анализ показал, что система состоит из белого карлика, активно перетягивающего вещество, и горячего субкарлика спектрального класса B, выступающего донором материи. Температура субкарлика оценивается примерно в 23 500 кельвинов, а его масса составляет около 0,42 массы Солнца. Белый карлик оказался лишь немного тяжелее — его масса оценивается в 0,48 солнечной массы. Орбитальный период системы составил примерно 1,81 часа.

Особый интерес вызвало то, что ZTF J0007+4804 переживает вспышки карликовой новой. Исследователи установили, что они относятся к типу SU UMa-типа и повторяются примерно каждые девять дней. Подобные системы характеризуются наличием сверхвспышек между обычными вспышками. Такие сверхвспышки происходят реже, но продолжаются значительно дольше — от одной до двух недель.

Ученые подчеркнули, что ZTF J0007+4804 стала первой известной системой из горячего субкарлика и белого карлика, в которой наблюдаются периодические вспышки карликовой новой. Кроме того, это всего лишь четвертая известная двойная система такого типа, где происходит переполнение полости Роша — процесса, при котором вещество одной звезды начинает перетекать на ее компаньона.

Согласно расчетам исследователей, скорость переноса вещества в системе составляет около 1,6 × 10−11 солнечной массы в год. Авторы работы предполагают, что примерно через 226 миллионов лет компоненты системы сольются из-за постепенной потери энергии, которую система «рассеивает» в виде гравитационных волн, из-за чего орбита со временем сжимается. Наиболее вероятным итогом станет образование одного массивного белого карлика с дефицитом водорода. Однако исследователи не исключают и возможность термоядерного взрыва.

По мнению авторов статьи, система, вероятно, образовалась из двойной звездной пары главной последовательности, в которой массы обоих компонентов превышали две солнечные массы. В дальнейшем эволюция системы привела к формированию необычной пары компактных объектов, представляющей особый интерес для изучения процессов переноса вещества и поздних стадий звездной эволюции.