Найден белый карлик, горящий гелием
Белые карлики - это небесные тела, которые образуются в конце жизни звезд малой и средней массы, таких как Солнце. Эти объекты могут взрываться как сверхновые Ia, когда они превышают предельную массу в 1,44 солнечных масс.
Недавно группа под руководством Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) обнаружила по низкоэнергетическому рентгеновскому излучению бинарную систему, в которой присутствует очень необычный белый карлик. Изучив его сигнал, было обнаружено, что белый карлик стабильно сжигает гелий на своей поверхности. Кроме того, масса этого белого карлика растет медленнее, чем предполагалось ранее.
Эти данные могут помочь астрономам лучше понять процессы, которые приводят к взрывам белых карликов, и их частоту.
Почему сверхновые типа Ia так важны?
Сверхновые типа Ia играют фундаментальную роль в астрономии. Фактически, их можно использовать в качестве индикаторов расстояния, поскольку все они имеют одинаковую светимость.
Благодаря сверхновым этого типа в конце 1920-х годов было обнаружено, что Вселенная не статична, а расширяется. Позже, в начале 1990-х годов, было обнаружено, что это расширение не постоянно, а ускоряется. Кроме того, эти сверхновые производят большое количество химических элементов, в частности, железо.
Когда белый карлик находится в бинарной системе, в которой звезда-компаньон все еще сжигает водород в своем ядре, он может забирать газ из внешних слоев звезды-компаньона. Когда белый карлик накопит достаточно газа, чтобы превысить предельную массу в 1,44 массы Солнца, называемую массой Чандрасекара, он взорвется как сверхновая типа Ia.
Наблюдайте за аккрецирующими белыми карликами. Водород или гелий?
Когда белый карлик отрывает материал от звезды, этот материал может вызвать реакции ядерного синтеза на поверхности самого белого карлика. В результате возникнет низкоэнергетическое рентгеновское излучение в диапазоне от 0,09 до 2,5 кэВ (так называемое сверхмягкое рентгеновское излучение). Именно благодаря этому излучению белые карлики такого типа были впервые обнаружены в начале 1990-х годов благодаря наблюдениям, проведенным немецким спутником ROSAT.
Изучая спектры этих сигналов, было обнаружено, что материал, оторванный от звезды-компаньона, состоит в основном из водорода. Это породило немаловажную проблему, связанную с последующим взрывом сверхновых Ia: в этих взрывах нет следов водорода.
Для преодоления этой проблемы были предложены бинарные системы, в которых белый карлик аккрецирует гелий, а не водород, от своей звезды-компаньона, но до сих пор такие системы не наблюдались. Именно в этом и заключается работа команды под руководством MPE.
Проанализировав данные, полученные с космических телескопов XMM-Newton и eROSITA, которые наблюдают в рентгеновском диапазоне, и изучив спектр бинарной системы [HP99] 159, которая излучает уже известные низкоэнергетические рентгеновские лучи, команда обнаружила, что аккрецированный материал на белом карлике состоит в основном из гелия.
Новый класс белых карликов для изучения Сверхновых Ia
Это открытие имеет огромное значение, поскольку это первый белый карлик, на поверхности которого обнаружены признаки стабильного синтеза гелия. Этот новый класс белых карликов может пролить свет и помочь астрономам лучше понять процесс, который приводит белый карлик к взрыву сверхновой.
Еще одной особенностью этой системы является ее светимость, поскольку она почти в 10 раз тусклее, чем предсказывают теоретические модели. Яркость белого карлика в бинарной системе связана со скоростью его аккреции, то есть с тем, насколько увеличивается его масса за счет материала, который он отрывает от своего компаньона.
Низкая светимость этого белого карлика, которая оставалась неизменной в течение предыдущих десятилетий, означает, что его масса растет гораздо медленнее, чем считали возможным астрономы. Этот более медленный рост может объяснить количество сверхновых Ia, наблюдаемых в нашей Галактике; на самом деле, за всю историю человечества до сих пор было зарегистрировано только 2/3 сверхновых Ia.
Таким образом, открытие этого белого карлика, сжигающего гелий, может помочь астрономам лучше понять, как белый карлик превращается в двойную систему, и процесс образования сверхновых Ia.
С результатами исследования, опубликованными в журнале Nature, можно ознакомиться .