Черную дыру застали за превращением звезды в алмазную планету

Международная группа астрономов обнаружила звезду, обращающуюся вокруг черной дыры на рекордно близком расстоянии — она делает полный оборот около объекта всего за 28 минут. Открытие было сделано благодаря циклу наблюдений за шаровым скоплением 47 Тукана с помощью космических рентгеновских телескопов «Чандра» и NuSTAR, а также австралийскому массиву радиотелескопов ATCA. Ученые предполагают, что после поглощения оболочки светила черной дырой звезда может превратиться в необычную экзопланету, состоящую в основном из алмаза. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (препринт), кратко о нем сообщает пресс-релиз на официальном сайт обсерватории «Чандра».

Двойные системы широко распространены в нашей Галактике — по некоторым оценкам, они встречаются даже чаще, чем одиночные звезды, подобные Солнцу. Выделяют несколько типов таких звезд. К примеру, по расстоянию между компонентами двойные системы можно поделить на тесные  — в них происходит интенсивный обмен материей между звездами — и разделенные. Примером тесных двойных являются системы из белого карлика и красного гиганта, эволюционирующие со временем в сверхновую Ia типа за счет того, что белый карлик непрерывно стягивает с крупной звезды материю и наращивает свою массу до предела Чандрасекара.

Длительные наблюдения за двойными звездами позволяют установить их орбиты и массы. Наряду со спектральными данными это позволяет ученым установить природу звезд, входящих в пару. Известны системы, в которых одним из компонентов оказывается нейтронная звезда или черная дыра.

Авторы новой работы исследовали рентгеновский источник X9 в шаровом скоплении 47 Тукана, расположенный на окраине Галактики, в 14800 световых годах от Земли. Этот источник был хорошо известен — считалось, что он представляет собой катаклизмическую переменную звезду, поляр. Однако недавние радионаблюдения системы поставили под сомнение это предположение.

С помощью тщательного анализа архивных данных рентгеновских телескопов «Чандра», Einstein, NuSTAR, Swift, а также серии новых наблюдений астрономы показали, что X9 — рекордно тесная двойная система, состоящая из белого карлика и компактного объекта. По словам авторов, второй объект с большой долей вероятности является черной дырой звездной массы. Второй вариант — нейтронная звезда — ученые называют маловероятным, поскольку в двойных системах с нейтронными звездами наблюдается ряд особенностей, отсутствующих у X9. Период обращения  белого карлика составляет около 28 минут, а расстояние до черной дыры всего в 2,5 раза превышает расстояние от Земли до Луны.

Близость звезды и черной дыры приводит к тому, что первая постоянно теряет массу. Но, по оценкам авторов, звезда не упадет на черную дыру. Постепенно ее орбита будет становиться все шире и шире — в конце концов звезда либо полностью испарится, либо превратится в экзотическую планету. Белые карлики — проэволюционировавшие звезды, поэтому в их ядрах содержится большое количество тяжелых элементов, таких как углерод и кислород. Астрономы допускают, что после поглощения оболочки от карлика останется лишь алмазное ядро.  Подобные объекты уже были обнаружены в Галактике.

Звезды вблизи массивных черных дыр испытывают серьезные приливные воздействия. Это часто приводит к их разрушению. В 2015 году астрономы наблюдали такой приливной разрыв в центре удаленной галактики SDSS J0159+0033.

Владимир Королёв