Астрономы нашли экстремально тесную пару белых карликов

Астрономы открыли экстремально тесную затменную двойную систему из белых карликов, орбитальный период которой составляет 6,91 минуты. Эта двойная звезда оказывается второй в списке наиболее короткопериодических, но среди затменных систем она самая тесная. Объект будет наилучшим источником гравитационных волн для планируемой к запуску в 2034 году космической гравитационной обсерватории LISA, пишут ученые в журнале Nature.

Большинство звезд во Вселенной входит в кратные системы, то есть обращаются вместе с другими светилами вокруг общего центра масс. Наиболее распространены двойные звезды, которые в зависимости от характера взаимодействия между компонентами подразделяются на множество других классов, таких как карликовые новые, поляры и катаклизмические переменные.

В области изучения гравитационных волн наибольший интерес представляют тесные системы как можно более плотных объектов. Самым известным случаем является двойной пульсар Халса и Тейлора (PSR B1913+16) — система двух нейтронных звезд, обращающихся за 7,75 часов. Детальное изучение этой системы позволило получить первые наблюдательные указания на существование гравитационных волн в 1974 году, то есть задолго до их непосредственного открытия. Быстрое движение столь больших масс порождало возмущения пространства-времени, которые уносили часть кинетической энергии, и вызывало сокращение периода.

Одним из наиболее амбициозных проектов в области гравитационной астрономии в ближайшие годы будет LISA — европейский космический лазерный интерферометр, состоящий из трех аппаратов, формирующих правильный треугольник со стороной в 1,5 миллиона километров. Ее запуск запланирован на 2034 год, а наибольшая чувствительность ее инструментов будет располагаться в миллигерцовом диапазоне частот. Ожидается, что LISA сможет открыть тысячи тесных двойных, в основном двойных белых карликов, однако на данный момент их известно не очень много, порядка десяти.

Наиболее короткопериодической известной системой является пара белых карликов RX J0806.3+1527, в которой тела совершают полный оборот за 5,4 минуты. Однако эта система не затменная, то есть плоскость ее орбиты образует заметный угол с лучом зрения порядка 52 градусов. Это как затрудняет детальное изучение тел оптическими методами, так и уменьшает амплитуду регистрируемых гравитационных волн. Среди известных экстремально тесных двойных всего одна затменная система SDSS J065133.338+284423.37 с орбитальным периодом 12,75 минут.

В работе астрономов из США, Германии и Израиля под руководством Кевина Бёрджа (Kevin Burdge) из Калифорнийского технологического института сообщается об обнаружении нового рекордсмена по короткости периода среди затменных систем — ZTF J153932.16+502738.8 — с периодом 6,91 минут. Большая полуось орбиты в этой системе составляет всего порядка 10 процентов от радиуса Солнца — около 78,5 тысяч километров, что почти в 5 раз меньше расстояния от Земли до Луны.

Наличие в системе затмений позволило авторам точно измерить орбитальные параметры и их эволюцию со временем. Оказалось, что период меняется в точности согласно предсказания общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Характерное время излучения энергии орбитального движения для данной системы составляет порядка 210 тысяч лет, однако ученые считают вариант слияния достаточно маловероятным.

По словам авторов скорее всего примерно через 130 тысяч лет период достигнет 5 минут, и сближение приведет к резкому росту обмена веществом между компонентами. В результате система станет шире и превратится в катаклизмическую переменную типа AM Гончих Псов. В альтернативном сценарии нестабильного обмена массы система станет эруптивной переменной типа R Северной Короны. Наименее вероятным астрономы называют термоядерную детонацию гелия, которая приведет к разрушению системы.

Недавно астрономы открыли новый экзотический затменный поляр — тесную двойную систему из обычной звезды и белого карлика с мощным магнитным полем. Также ученые оценили возможность гравитационной антенны LISA искать планеты у двойных белых карликов. Несколько лет назад была обнаружена крупнейшая двойная звезда на пороге слияния.

Тимур Кешелава