946
Астрономи з Массачусетського технологічного інституту (MIT) та їхні колеги виявили у Чумацькому Шляху унікальну зоряну пару, де одна зоря повільно «їсть» свого сусіда. За даними SciTechDaily, цей незвичайний процес може тривати сотні тисяч або навіть мільярди років.
Система, що отримала назву ZTF J0440+2325, розташована приблизно за 300 світлових років від Землі. Вона складається з малої зорі та коричневого карлика — об’єкта, маса якого лежить між планетами та зорями. Коричневий карлик має близько 25 мас Юпітера, а зоря — приблизно 85 мас Юпітера. Обидва об’єкти дуже компактні за зоряними мірками, і вся орбіта коричневого карлика вмістилася б усередині діаметра Сонця.
Компаньйон обертається навколо зорі всього за приблизно 87 хвилин. Вони настільки близько один до одного, що коричневий карлик переливає частину своєї речовини на сусідню зорю. Матерія падає безпосередньо на поверхню зорі, утворюючи гарячу ділянку в місці удару.
Дивна трикутна крива блиску
Кілька років тому доцент фізики MIT Кевін Бьордж (Kevin Burdge) помітив у даних огляду Zwicky Transient Facility (ZTF) незвичний сигнал. ZTF — це камера на телескопі в обсерваторії Паломар у Каліфорнії, яка шукає швидкі зміни яскравості, пов’язані з надновими, гамма-спалахами чи зіткненнями нейтронних зір.
Зазвичай крива блиску наднової нагадує дзвін: спалах яскравішає, а потім поступово тьмяніє. Однак у випадку ZTF J0440+2325 крива мала повторювану трикутну форму. Це відразу здалося підозрілим: зорі зазвичай не дають таких «трикутних» сигналів.
На той момент команда Бьорджа вивчала інший тип систем — так звані «чорні вдови». У таких подвійних системах надщільна нейтронна зоря поступово знищує набагато легшого компаньйона, що й нагадує поведінку однойменного павука. Бьордж припустив, що дивний трикутний сигнал може теж походити від «чорної вдови».
Однак у таких системах крива блиску має характерне «хитання» — легкий компаньйон швидко обертається навколо набагато масивнішої нейтронної зорі. У даних ZTF J0440+2325 такого виразного «розгойдування» не було, і дослідники не могли пояснити природу сигналу.
Маленьке «хитання» виключило нейтронну зорю
Нещодавно Бьордж повернувся до цієї загадки разом із аспірантом Аароном Гаусхолдером (Aaron Householder) з кафедри наук про Землю, атмосферу та планети MIT. Вони вирішили перевірити давню ідею: якщо загальна маса системи менша, об’єкти можуть обертатися «м’якше», без різких рухів.
Використавши координати з початкового сигналу ZTF, команда спрямувала на систему кілька телескопів і виміряла її властивості, зокрема невелике, але помітне «хитання». Потім ці дані порівняли з відомими «чорними вдовами» та іншими подвійними системами.
Саме амплітуда цього руху стала вирішальною. Виявилося, що вона надто мала для системи з нейтронною зорею. Натомість найкраще пояснення — це низькомасивна зоря, яку обертає коричневий карлик. Іншими словами, перед вченими була не «чорна вдова», а пара з червоного карлика та коричневого карлика.
Матерія падає прямо на поверхню зорі
З’ясувавши маси об’єктів і надзвичайно тісну орбіту, дослідники перевірили, чи може один з компонентів відтягувати матерію від іншого. Такий процес називається акрецією і найчастіше спостерігається біля компактних об’єктів — чорних дір та нейтронних зір, де речовина зазвичай утворює навколо них диск.
У ZTF J0440+2325 ситуація інша: об’єкт, що поглинає матерію, — це не крихітна чорна діра, а відносно велика зоря. Тому речовина не формує диск, а майже безпосередньо врізається в її поверхню на величезних швидкостях, подібно до астероїда, що вдаряється об Місяць.
Щоб перевірити цю картину, команда провела комп’ютерні моделювання. Вони розмістили в моделі частинки речовини на коричневому карлику і, використовуючи закони фізики та рівняння руху, відстежили, куди ці частинки потраплятимуть з часом.
Розрахунки показали, що частинки справді падають прямо на поверхню зорі, утворюючи гарячий «вогняний» осередок у точці удару. Це перший зафіксований випадок, коли низькомасивна зоря активно акретує матерію з іншого низькомасивного об’єкта.
Якщо дивитися на систему здалеку, цей гарячий осередок періодично повертається до спостерігача та ховається за диском зорі під час обертання. Коли «вогняна пляма» спрямована прямо на нас, яскравість системи досягає максимуму — саме це й створює характерну трикутну криву блиску.
Повільне «живлення», що може тривати мільярди років
Розрахунки показали, що коричневий карлик щороку втрачає на користь зорі приблизно 1/100 000 маси Землі. Щоб уявити масштаб, дослідники порівняли це з потоком, еквівалентним близько 40 мільйонам вантажівок-самоскидів матеріалу або приблизно 1,3 трильйонам «буріто» вагою в один фунт щосекунди.
Попри колосальну кількість речовини, це лише невелика частка маси коричневого карлика. Тому перенесення маси відбувається повільно й стабільно, а запас «їжі» для зорі може вистачити на дуже довгий час.
Зазвичай, коли говорять про взаємодію зір із планетами чи коричневими карликами, мають на увазі сценарій, де зоря зрештою повністю поглинає менший об’єкт. Так, наприклад, у далекому майбутньому Сонце, ставши червоним гігантом, поглине Землю. У випадку ZTF J0440+2325 астрономи бачать іншу можливість: зоря може не миттєво «проковтнути» сусіда, а дуже повільно й рівномірно поїдати його протягом мільярдів років.
Пояснивши походження трикутної кривої блиску, команда сподівається знайти й інші подібні системи поблизу, де зорі поступово відтягують матерію від своїх компаньйонів. На думку дослідників, це відкриває шлях до вивчення нового типу взаємодії між планетами, коричневими карликами та їхніми материнськими зорями.
Астрономи MIT зафіксували зорю, що повільно поїдає сусіда з’явилася спочатку на Цікавості.
