Астрономы впервые отыскали аккрецирующий белый карлик с горением гелия в двойной системе

Астрономы впервые обнаружили предсказанного теоретически возможного прародителя сверхновых Iax в галактике Большое Магелланово Облако. Это пара из гелиевой звезды и аккрецирующего ее вещество белого карлика, в поверхностном слоев которого идет ядерное горение гелия. Статья опубликована в журнале Nature.

Вспышки сверхновых типа Ia интересны для астрономов по трем причинам. Во-первых, они считаются основными источниками элементов группы железа во Вселенной, во-вторых, из-за постоянной пиковой яркости их можно использовать в роли стандартных свечей для определения расстояний до далеких галактик. Наконец, плохо изучен сам механизм термоядерного взрыва белого карлика при превышении предела Чандрасекара по массе, связанный либо со слиянием двух белых карликов, либо с белым карликом, аккрецирующим вещество с невырожденной звезды-компаньона.

Несколько десятков известных источников сверхмягкого рентгеновского излучения, в которых углеродно-кислородный белый карлик аккрецирует богатое водородом вещество от звезды главной последовательности или красного гиганта, заполняющих полость Роша, рассматриваются учеными в качестве будущих прародителей сверхновых типа Ia. Однако есть другой механизм эволюции двойной системы, способный объяснить сверхновые типа Ia с малым временным промежутком между образованием звезд и взрывом сверхновой. Речь идет о паре из углеродно-кислородного карлика и гелиевой звезды, лишенной водородной оболочки, что подтверждается некоторыми наблюдениями, тем не менее, белые карлики, аккрецирующие гелий в двойных системах, до сих пор избегали обнаружения.

Группа астрономов во главе с Йохеном Грайнером (Jochen Greiner) из Института внеземной физики Общества Макса Планка сообщила об обнаружении двойной системы [HP99] 159 с белым карликом, аккрецирующим гелий, которая является источником ультрамягкого рентгеновского излучения. Ученые использовали архивные данные рентгеновских и оптических наблюдений за [HP99] 159 и данные спектроскопических наблюдений, полученные при помощи оптического наземного телескопа SALT.

[HP99] 159 наблюдался с начала 1990-х годов в рентгеновском диапазоне и находится в галактике-спутнике Млечного Пути Большом Магеллановом Облаке. Ученые не нашли доказательств, что это богатая гелием планетарная туманность, нет также указаний на звезду Вольфа-Райе. Данные наблюдений интерпретируются следующим образом: это пара из белого карлика (текущая масса 1,2 масс Солнца, радиус 3700 километров) и гелиевой звезды, потерявшей водород (текущая масса менее 2 масс Солнца), где белый карлик окружен аккреционным диском с преобладанием гелия, наблюдаемым под малым углом наклона. Орбитальный период 1,16-2,32 дня предполагает, что гелиевая звезда заполняет свою полость Роша, радиусом около 3-4 радиусов Солнца.

Большая рентгеновская светимость системы (около 1800 светимостей Солнца) по мнению исследователей является результатом устойчивого ядерного горения гелия в слое на поверхности белого карлика и соответствует стационарной скорости аккреции гелия 1,5×10^-7 масс Солнца в год. В теории это могло бы вызвать нестабильный характер горения, проявляющийся в колебаниях яркости, однако [HP99] 159 кажется относительно стабильным источником, по крайней мере, в течение последних 50 лет.

Непрерывное горение аккрецируемого вещества подразумевает непрерывный рост массы белого карлика и в будущем [HP99] 159 может взорваться как сверхновая типа Iax — редкого (30 процентов от всех вспышек) подтипа Ia, при котором белый карлик может разрушиться не полностью. Если предположить, что примерно 10 процентов всех сверхновых типа Ia в нашей галактике возникают из-за аккреции гелия, то Млечный Путь в настоящий момент может содержать около 30 подобных источников сверхмягкого рентгеновского излучения.

Ранее мы рассказывали о том, как «Чандра» отыскала первого кандидата в галактические сверхновые типа Iax.