Астрономы впервые увидели вспышки микроновых

Астрономы впервые наблюдательно подтвердили существование вспышек микроновых, которые возникают на аккрецирующих белых карликах в двойных системах. Всего ученые нашли три подобных события, которые схожи со всплесками на аккрецирующих нейтронных звездах и в миллион раз менее мощные, чем классические новые. Статья опубликована в журнале Nature, кратко о работе рассказывается на сайте Европейской южной обсерватории.

Двойные системы, состоящие из обычной звезды и белого карлика, являющегося конечной стадией эволюции звезд с массами менее 8 масс Солнца, представляют для астрофизиков крайне интересные объекты. Их изучение позволяет разобраться в механизмах вспышек новых и сверхновых типа Ia, процессах аккреции вещества на компактный объект и влиянии на него магнитных полей (в случае поляров), а также взаимодействии тел в двойных звездных системах. 

Вспышки новых, выглядящие как резкое и мощное увеличение яркости некоторых звезд, происходят в двойных системах с белым карликом, который аккрецирует на себя вещество звезды-компаньона, накапливающееся вблизи его фотосферы. По мере накопления водорода в таком слое и увеличения температуры в нем инициируются реакции слияния ядер водорода в гелий, что приводит к глобальной вспышке, не приводящей к разрушению самого карлика. В дальнейшем процесс будет повторяться снова с интервалом от десятков до тысяч лет. Астрономы также предсказывают, что на белых карликах могут происходить и локальные термоядерные вспышки, подобные рентгеновским всплескам типа I, наблюдаемым на аккрецирующих нейтронных звездах.

Группа астрономов во главе с Симон Скаринджи (Simone Scaringi) из Дарэмского университета в Великобритании сообщила, что впервые зафиксировала три вспышки микроновых на белых карликах, которые входят в двойные системы TV Голубя (TV Col), EI Большой Медведицы (EI UMa) и ASASSN-19bh. Ученые занимались анализом данных многолетних наблюдений за TV Col, а EI UMa и ASASSN-19bh первоначально были найдены космическим телескопом TESS в период с 2018 по 2020 год. ASASSN-19bh в дальнейшем исследовалась при помощи инструмента X-shooter, установленного на комплексе телескопов VLT в Чили.

TV Голубя характеризуется орбитальным периодом 5,5 часа и содержит белый карлик, вращающийся с периодом 1900 секунд. За последние 40 лет в этой системе несколько раз наблюдались необъяснимые быстрые вспышки как в оптическом, так и в рентгеновском диапазоне волн. Во время вспышек усиливаются линии излучения сильно ионизованных гелия и азота, а в ультрафиолетовом диапазоне наблюдается истечение вещества со скоростями более 3500 километров в секунду, что сравнимо со скоростью убегания с поверхности белого карлика. Светимость во время вспышек в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне увеличивалась более чем в три раза менее чем за час и затухала в течение 10 часов.

В случае EI Большой Медведицы в системе находится замагниченный белый карлик, аккрецирующий вещество от звезды-компаньона. Орбитальный период для этой системы оценивается в 6,4 часа, а период вращения карлика — в 746 секунд. ASASSN-19bh также содержит белый карлик, перетягивающий вещество со звезды-донора, которая может относится к K-типу.

Для всех трех систем наблюдавшиеся вспышки сильно напоминают рентгеновские всплески типа I, возникающие в системах с аккрецирующими вещество нейтронными звездами. Нижние пределы массы, участвовавшей в термоядерных реакциях во время вспышек TV Col, EI UMa и ASASSN-19bh были оценены в 1,8×10^–11, 2,6×10^–11 и 5,8×10^–11 масс Солнца, соответственно, что в миллион раз меньше, чем в случае вспышек классических новых.

Ученые пришли к выводу, что данные вспышки нельзя объяснить термовязкостной нестабильностью в аккреционном диске, кратковременным усилением аккреции или событием магнитного пересоединения. Если магнитное поле белого карлика больше 10⁶ гаусс, что ожидается для всех трех систем, то его вращающаяся магнитосфера способна управлять динамикой аккреции и порождать столбчатые потоки вещества, богатого водородом, падающие в область магнитных полюсов карлика. Если давление в основании аккреционного потока будет сравнимо с критическим давлением, необходимым для инициации реакций слияния, то может произойти локализованная по площади вспышка, которая и будет микроновой.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли остаток сверхновой 1181 года, возникшей за счет столкновения двух белых карликов.

Александр Войтюк