Астрономы наблюдают новый тип двойной звезды, существование которой предсказывали

Новый класс звезд, описанный в выпуске Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества за этот месяц, был обнаружен 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 захватывающе. Это недостающее звено эволюции в моделях двойного звездообразования, которые мы так долго искали».

Когда звезда умирает, с вероятностью 97% она превратится в белого карлика, небольшой плотный объект, который сжался и потускнел после сжигания всего 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 возрастом более 13,8 миллиарда лет - старше возраста самой Вселенной и, следовательно, физически невозможными.

«Вселенная просто 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 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 были надежными.

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

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

«Вы идете в джунгли и находите организм. Вы описываете, насколько он большой, сколько весит, а затем переходите к какому-то другому организму», - объясняет он. «Вы видите все эти разные типы объектов, и 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 называемой эволюционировавшей катаклизмической переменной).

Используя новые данные Gaia, космической обсерватории Европейского космического агентства, 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 негласной работы сотен людей, эта работа была бы невозможна», - говорит он.

Затем Эль-Бадри внимательно изучил 21 звезду.

Стратегия отбора сработала. «100 процентов кандидатов были теми до 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.

13 звезд показали признаки того, что они все еще теряют массу по сравнению с их компаньоном, пока 8 звезд, похоже, больше не теряли 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 ранее обнаружил.