Астрономы составили каталог легких двойных белых карликов
Астрономы опубликовали финальный список из 98 двойных систем несоприкасающихся маломассивных белых карликов, найденных в рамках обзора ELM (Extremely Low Mass). В необычном списке все пары оказались очень тесными, как и ожидается из теории звездной эволюции. Результат поможет подобрать наблюдательные цели для создаваемой космической гравитационной антенны LISA и лучше разобраться в финальных этапах жизни светил, пишут ученые в The Astrophysical Journal.
Белый карлик — это конечный этап эволюции маломассивных звезд, таких как Солнце. По мере исчерпания термоядерного топлива (водорода и гелия) в недрах таких светил, они расширяются и сбрасывают оболочку, а на их месте остается оголенное ядро, состоящее преимущественно из углерода и кислорода.
Такие звезды по размерам сравнимы с Землей, но их масса лежит в диапазоне от примерно одной десятой до полутора солнечных. Белые карлики не имеют собственных термоядерных источников энергии, поддерживаются за счет давления вырожденных электронов и очень медленно остывают из-за небольшой площади поверхности.
Начальная масса — это самый важный параметр звездной эволюции, но сравнимой значимостью обладает нахождение в кратных системах. Подсчеты звезд показывают, что как минимум половина из них входит в двойные, тройные и другие комбинации. В таком случае на некоторых этапах эволюции может наблюдаться значительный обмен массами между компонентами, что способно изменить судьбу светила.
По современным оценкам всего в Млечном Пути находится порядка сотни миллионов двойных белых карликов. Такие системы интересны в первую очередь тем, что они должны быть сильными источниками гравитационных волн в миллигерцовом диапазоне. Однако для этого такой паре необходимо быть тесной, то есть совершать один оборот за минуты или часы. Теоретические модели предсказывают, что самые тесные двойные белые карлики должны состоять из маломассивных звезд.
Наименее массивные белые карлики рождаются из небольших звезд легче Солнца как минимум в два раза. Такие звезды еще не должны были исчерпать ядерное горючее за все время существования Вселенной, но, тем не менее, подобные звездные остатки наблюдаются. Это связанно именно с их положением в кратных системах, меняющим эволюцию в долговременной перспективе.
Астрономы завершили обзор ELM, посвященный именно белым карликам с примечательно малой массой (менее 30 процентов солнечной). Поиск кандидатов проводился в данных крупномасштабного обзора SDSS, покрывающего примерно треть небесной сферы, их собственные движения и параллаксы извлекались из данных спутника Gaia, а окончательно параметры вычислялись из спектров, полученных на 6,5-метровом телескопе обсерватории MMT в США. Отбор производился на основе температуры и силы тяжести на поверхности, что позволяет убедиться в отсутствии звезд других типов в выборке.
Оказалось, что все 98 вошедших в финальный каталог объектов являются очень тесными двойными с периодом от 1,5 до 0,0089 дней (13 минут). Это значит, что все они будут подходящими кандидатами для наблюдений на гравитационной антенне LISA, которая должна отправиться в космос в 2034 году.
Недавно ученые
рекордно быструю двойную из белого и коричневого карликов, а также
самую тесную пару белых карликов среди затменных — ее период составляет всего 6,91 минут. Согласно оценкам астрономов, LISA
даже искать планеты в таких системах.
Тимур Кешелава
Однако открытие еще предстоит подтвердить
Астрономы обнаружили кандидата во вспышку сверхновой типа Ia с двойной детонацией — им стала сверхновая SN 2022joj, обнаруженная в 2022 году. Предполагается, что детонация внешней тонкой гелиевой оболочки белого карлика повлекла за собой вторичную детонацию ядра. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Вспышки сверхновых типа Ia возникают, когда на белом карлике из-за превышения по массе предела Чандрасекара происходит термоядерный взрыв. Такая ситуация может возникнуть, когда белый карлик аккрецирует вещество звезды-компаньона в двойной системе или при слиянии двух белых карликов. В астрономии такие сверхновые играют важную роль, помогая определять расстояния до далеких галактик и выступая как источники большинства элементов группы железа (от титана до цинка), встречающихся во Вселенной. Группа астрономов во главе с Эстефанией Падильей Гонсалес (Estefania Padilla Gonzalez) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре опубликовала результаты анализа данных фотометрических и спектроскопических наблюдений наземных и космических телескопов за необычной сверхновой SN 2022joj типа Ia, которая была обнаружена наземной системой телескопов ZTF 8 мая 2022 года. Галактикой-хозяином сверхновой стала небольшая карликовая галактика, расположенная на расстоянии 105,2 мегапарсек от Солнца. В отличие от других сверхновых типа Ia, SN 2022joj демонстрировала исключительно красный цвет, начиная с одиннадцатого дня вспышки и до момента достижения максимальной яркости, в дальнейшем поток излучения стал смещаться к синему концу спектра. Сравнение кривой блеска и спектров SN 2022joj с различными моделями сверхновых выявило хорошее согласование с моделью двойной детонации. В ней углеродно-кислородный белый карлик с массой до предела Чандрасекара накапливает вблизи своей поверхности гелий в достаточном количестве, чтобы в гелиевой оболочке произошла детонация, порождающая ударную волну, которая, в свою очередь, инициирует детонацию ядра карлика. Такая картина может иметь место для белых карликов, аккрецирующих вещество звезды-компаньона, или для случая слияния углеродно-кислородного белого карлика с маломассивным гелиевым белым карликом. В случае SN 2022joj данные наблюдений вписываются в модель двойной детонации с массой белого карлика околосолнечной массы, обладающего тонкой гелиевой оболочкой с массой 0,01-0,02 массы Солнца. Применимость модели толстой гелиевой оболочки (более 0,05 массы Солнца) оказалась хуже. Раннее покраснение вспышки в этом случае можно объяснить образованием элементов группы железа во внешней оболочке белого карлика. Однако идея о том, что SN 2022joj действительно можно отнести к сверхновой типа Ia с двойной детонацией, нуждается в дополнительном подтверждении новыми моделированиями, так как есть несоответствия. В частности, модели предсказывают яркие эмиссионные линии [Ca II] в спектре, в то время как в спектре SN 2022joj наблюдается сильное излучение [Fe III]. Ранее мы рассказывали о том, как сверхновая 1181 года вписалась в модель слияния двух белых карликов.
