Астрофизики объяснили необычно яркие вспышки новых звезд

Коллектив астрофизиков из США, Эстонии, Чили, Австралии и Японии объяснил необычно яркие, не укладывающиеся в общепринятую теорию, вспышки новых звезд. Из анализа излучения новой ASASSN-16ma следует, что эти вспышки вызываются «ударами» — мощными столкновениями, возникающими, когда звездный ветер догоняет сброшенный газ. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Новые звезды — звезды, светимость которых внезапно увеличивается на несколько порядков (примерно в тысячу-миллион раз), так что некоторые звезды из невидимых невооруженным глазом становятся видимыми. Все новые являются тесными двойными системами, состоящими из белого карлика и звезды-компаньона. Постепенно белый карлик перетягивает вещество второй звезды, формируя аккреционный диск. По мере накопления газа в поверхностном слое начинают идти термоядерные реакции, которые взрывоподобно ускоряются из-за невозможности установления гидростатического равновесия. В результате формируется ударная волна, сбрасывающая внешний слой разогретой газовой оболочки во внешнее пространство. Если у звезды-компаньона осталось достаточно вещества, через некоторое время процесс повторяется.

ASASSN-16ma (известная также как PNV J18205200−2822100, Новая Sgr 2016d или V5856 Sgr) — временный оптический источник в созвездии Стрельца, обнаруженный 26 октября 2016 года и изначально определенный как классическая новая звезда. Однако она оказалась все-таки не совсем типичной новой. Обычно считается, что яркость звезды ограничивается пределом Эддингтона, при превышении которого она разрывается на части давлением излучения, в то время как максимальная яркость ASASSN-16ma больше эддингтоновской почти на порядок. Кроме того, астрономы зафиксировали сильный поток гамма-излучения, исходящий от звезды одновременно с потоком видимого света.

Чтобы объяснить расхождение между теоретически допустимой и наблюдаемой яркостью, ученые предложили следующую теорию. Сначала все идет по классическому сценарию: белый карлик перетягивает вещество со звезды-компаньона, запускает термоядерные реакции и сбрасывает внешний слой разогретой оболочки. Получившаяся ударная волна движется со скоростью сотен километров в секунду. Однако вскоре звезда начинает излучать звездный ветер, который движется на порядок быстрее, догоняет газ и взаимодействует с ним, вызывая оптическое и гамма-излучение.

Взаимодействие может происходить по двум моделям — адронной и лептонной. В адронной модели гамма-кванты образуются при распаде пионов, рождающихся в соударениях ускоренных ионов звездного ветра с ионами сброшенной газовой оболочки. В лептонной модели гамма-кванты появляются при торможении ускоренных электронов и в ходе действия обратного эффекта Комптона. Обе теории приводят к правдоподобным аппроксимациям экспериментальных данных, однако адронная модель более предпочтительна, так как точнее описывает происходящие в ионизированном газе процессы.

Предложенная астрофизиками модель позволяет объяснить корреляцию между оптическим и гамма-излучением у ASASSN-16ma, а также необычно высокую яркость некоторых новых, превышающую предел Эддингтона. Также результаты работы подтверждают, что новые служат эффективным ионизационным калориметром для релятивистских частиц. Понимание механизма его работы поможет ученым ускорять частицы до энергией в сотни гигаэлектронвольт.

Ранее мы писали о необычном снижении яркости звезды Табби. Тогда изменение объяснялось проходящим перед звездой облаком межзвездного материала.

Дмитрий Трунин