Затмевающие двойные звездные системы относительно распространены в нашей Вселенной. Для случайного наблюдателя эти системы выглядят как одна звезда, но на самом деле они состоят из двух звезд, вращающихся близко друг к другу. Изучение этих систем дает астрономам возможность непосредственно измерить фундаментальные свойства (то есть массы и радиусы) соответствующих систем звездных компонентов.
Недавно группа бразильских астрономов наблюдала редкое зрелище в Млечном Пути - затменную двойную, состоящую из белого карлика и коричневого карлика малой массы. Еще более необычным был тот факт, что жизненный цикл белого карлика, по-видимому, был преждевременно прерван его спутником коричневого карлика, что привело к его ранней смерти, медленно откачивая материал и «умирая» с голоду.
Недавно было опубликовано исследование, в котором подробно изложены их результаты под названием «HS 2231 + 2441: система HW Vir, состоящая из белого карлика малой массы и коричневого карлика». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, Команду возглавляли Леонардо Андраде де Алмейда, научный сотрудник Института астрономии, геофизики и атмосферных наук (IAG-USP) Университета Сан-Паулу, а также члены Национального института космических исследований (MCTIC) и Государственный университет Фейра де Сантана.
В рамках своего исследования группа проводила наблюдения двойной звездной системы в период с 2005 по 2013 год с использованием обсерватории Пико-дус-Диас в Бразилии. Затем эти данные были объединены с информацией, полученной с телескопа Уильяма Гершеля, который расположен в Обсерватории Рок-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма. Эта система, известная как HS 2231 + 2441, состоит из звезды белого карлика и спутника коричневого карлика.
Белые карлики, которые являются последней ступенью звезд средней или малой массы, по сути, являются тем, что остается после того, как звезда исчерпала свое водородное и гелиевое топливо и сдула с ее внешних слоев. С другой стороны, коричневый карлик - это субзвездный объект, масса которого помещает его между массой звезды и планеты. Найти бинарную систему, состоящую из обоих объектов в одной системе, - это то, что астрономы не видят каждый день.
Как объяснил Леонардо Андраде де Алмейда в пресс-релизе FAPESP: «Этот тип бинарных файлов с малой массой встречается относительно редко. На сегодняшний день замечено всего несколько десятков ».
Эта конкретная бинарная пара состоит из белого карлика, масса которого составляет от двадцати до тридцати процентов массы Солнца - 28 500 К (28 227 ° C; 50 840 ° F) - тогда как коричневый карлик примерно в 34-36 раз больше, чем у Юпитера. Это делает HS 2231 + 2441 наименее массивной затменной двойной системой, изученной до настоящего времени.
В прошлом основной (белый карлик) была нормальная звезда, которая развивалась быстрее, чем ее спутник, поскольку она была более массивной. Как только он исчерпал свое водородное топливо, он сформировал ядро, сжигающее гелий. В этот момент звезда становилась красным гигантом, что и происходит, когда звезды, подобные Солнцу, выходят из своей фазы основной последовательности. Это характеризовалось бы масштабным расширением, диаметр которого превышал 150 млн км (93,2 млн миль).
В этот момент Алмейда и его коллеги пришли к выводу, что он начал гравитационно взаимодействовать со своим вторичным (коричневым карликом). Тем временем коричневый карлик начал притягиваться и поглощаться атмосферой первичного объекта (то есть его оболочкой), в результате чего он терял орбитальный момент импульса. В конце концов, мощная сила притяжения превысила гравитационную силу, удерживая оболочку на якоре у звезды.
Как только это произошло, внешние слои первичной звезды начали разрушаться, обнажая ядро гелия и посылая огромное количество вещества коричневому карлику. Из-за этой потери массы остаток фактически умер, став белым карликом. Затем коричневый карлик начал вращаться вокруг своего основного карлика белого карлика с коротким орбитальным периодом всего три часа. Как объяснил Алмейда:
«Этот перенос массы от более массивной звезды, первичного объекта, к ее спутнику, который является вторичным объектом, был чрезвычайно жестоким и нестабильным, и он длился короткое время ... Вторичный объект, который теперь является коричневым карликом, должен также приобрели некоторую материю, когда он поделился своей оболочкой с первичным объектом, но не настолько, чтобы стать новой звездой ».
Эта ситуация похожа на то, что астрономы заметили прошлым летом, изучая двойную звездную систему, известную как WD 1202-024. Здесь также был обнаружен спутник коричневого карлика, вращающийся вокруг первичного белого карлика. Более того, команда, ответственная за обнаружение, указала, что коричневый карлик, вероятно, притянулся ближе к белому карлику, как только он вошел в фазу Красных гигантских ветвей (RGB).
В этот момент коричневый карлик лишил основную часть своей атмосферы, обнажив остаточное ядро белого карлика. Точно так же взаимодействие первичного с компаньоном коричневого карлика вызвало преждевременную звездную смерть. Тот факт, что два таких открытия произошли за короткий промежуток времени, весьма случайен. Учитывая возраст Вселенной (которой примерно 13,8 миллиардов лет), мертвые объекты могут образовываться только в двойных системах.
Только в Млечном Пути около 50% звезд с малой массой существуют как часть двойной системы, тогда как звезды с большой массой существуют почти исключительно в двойных парах. В этих случаях примерно три четверти будут каким-то образом взаимодействовать с компаньоном - обмениваться массами, ускорять их вращения и, в конечном итоге, сливаться.
Как указала Алмейда, изучение этой бинарной системы и подобных ей может серьезно помочь астрономам понять, как образуются горячие компактные объекты, такие как белые карлики. «Бинарные системы предлагают прямой способ измерения основного параметра звезды, а именно ее массы», - сказал он. «Вот почему двойные системы имеют решающее значение для нашего понимания жизненного цикла звезд».
Только в последние годы были обнаружены легкие белые карликовые звезды. Поиск двойных систем, в которых они сосуществуют с коричневыми карликами - по сути, неудачными звездами, - еще одна редкость. Но с каждым новым открытием возможности для изучения диапазона возможностей в нашей Вселенной увеличиваются.
