Новый тип двойной звезды, существование которого давно предсказывали, наблюдали астрономы

Новый класс звезд, описанный в выпуске Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества за этот месяц, был обнаружен докторантом Каримом Эль-Бадри с помощью телескопа Шейна в обсерватории Лик в Калифорнии и данных нескольких астрономических обзоров.

«Мы наблюдали первое физическое доказательство новой популяции переходных двойных звезд», — говорит Эль-Бадри. «Это потрясающе; это недостающее звено эволюции в моделях двойного звездообразования, которые мы искали ».

Новый тип звезды

Когда звезда умирает, с вероятностью 97% она превратится в белого карлика, небольшого плотного объекта, который сжался и потускнел после сжигания всего своего топлива.

Но в редких случаях звезда может стать белым карликом с чрезвычайно малой массой (ELM). Эти звезды меньше одной трети массы Солнца и представляют собой загадку: если расчеты звездной эволюции верны, все белые карлики ELM будут иметь возраст более 13,8 миллиарда лет — старше возраста самой Вселенной и, следовательно, физически невозможно.

«Вселенная недостаточно стара, чтобы образовать эти звезды в результате нормальной эволюции», — говорит Эль-Бадри, член Института теории и вычислений при Центре астрофизики.

Спустя годы астрономы пришли к выводу, что единственный способ формирования белого карлика ELM — это помощь двойного компаньона. Гравитационное притяжение от ближайшей звезды-компаньона может быстро (по крайней мере, менее чем за 13,8 млрд лет) разъедать звезду, пока она не станет белым карликом ELM.

Но доказательства этой картины не являются надежными.

Астрономы наблюдали нормальные массивные звезды, подобные нашему Солнцу, аккрецирующие на белых карликах — то, что называется катаклизмическими переменными. Они также наблюдали белых карликов ELM с нормальными белыми карликами-компаньонами. Однако они не наблюдали переходную фазу эволюции или промежуточную трансформацию: когда звезда потеряла большую часть своей массы и почти сжалась до белого карлика ELM.

Недостающее эволюционное звено

Эль-Бадри часто сравнивает звездную астрономию с зоологией XIX века.

«Вы выходите в джунгли и находите организм. Вы описываете, насколько он большой, сколько он весит, а затем переходите к какому-то другому организму », — объясняет он. «Вы видите все эти разные типы объектов, и вам нужно понять, как все они связаны».

В 2020 году Эль-Бадри решил вернуться в джунгли в поисках звезды, о которой давно упоминали ученые: белого карлика до ELM (также называемого эволюционировавшей катаклизмической переменной).

Используя новые данные Gaia, космической обсерватории, запущенной Европейским космическим агентством, и переходного центра Цвикки в Калифорнийском технологическом институте, Эль-Бадри сузил один миллиард звезд до 50 потенциальных кандидатов.

Астроном подчеркивает важность публичных данных астрономических съемок для своей работы. «Если бы не такие проекты, как Zwicky Transient Facility и Gaia, которые представляют собой огромный объем работы за кулисами сотен людей, эта работа была бы просто невозможна», — говорит он.

Затем Эль-Бадри внимательно изучил 21 звезду.

Стратегия отбора сработала. «100 процентов кандидатов были теми pre-ELM, которых мы искали», — говорит он. «Они были более надутыми и раздутыми, чем ELM. Они также имели форму яйца, потому что гравитационное притяжение другой звезды искажает их сферическую форму ».

«Мы обнаружили эволюционную связь между двумя классами двойных звезд — катаклизмическими переменными и белыми карликами ELM — и нашли их приличное количество», — добавляет Эль-Бадри.

Тринадцать звезд показали признаки того, что они все еще теряют массу по сравнению с их компаньоном, в то время как восемь звезд, похоже, больше не теряют массу. Каждая из них была также более горячей по температуре, чем наблюдаемые ранее катастрофические переменные.

Эль-Бадри планирует продолжить изучение белых карликов до ELM и, возможно, продолжить изучение 29 других звезд-кандидатов, которые он ранее обнаружил.

Подобно современным антропологам, которые заполняют пробелы в эволюции человека, он поражается богатому разнообразию звезд, которое может возникнуть из простой науки.