Мы обнаружили лишь небольшую часть черных дыр, нейтронных звезд и белых карликов, являющихся компонентами двойных систем. В новой статье описывается способ обнаружения самых неуловимых из этих объектов.
Поиск компактных объектов
Когда звезды гаснут, их обломки — черные дыры , нейтронные звезды и белые карлики — трудно обнаружить. Черные дыры не излучают свет, а крошечные нейтронные звезды и белые карлики светятся тусклее по сравнению с полноценными звездами. Эти труднообнаружимые компактные объекты иногда проявляются аккрецией газа спутника; когда газ движется по спирали к объекту, он создает перегретый диск, который светится в рентгеновских лучах .
Но как найти компактные объекты, которые не проявляются в результате аккреции? В новой публикации Николас Сорабелла (Центр космических наук и технологий Лоуэлла и Массачусетский университет) и его коллеги показывают, как модели могут помочь нам идентифицировать молчащие компактные объекты в двойных системах.
Поиск компаньонов
Вместо того, чтобы пытаться напрямую обнаружить слабых или невидимых компаньонов, Сорабелла и его коллеги исследовали, как присутствие невидимого объекта влияет на второй компонент двойной системы: звезду. Блеск звезды, замкнутой в двойную систему с компактным объектом, будет изменяться во время ее обращения по трем причинам:
- само линзирование : когда компактный объект проходит перед звездой, его гравитация отклоняет свет звезды, временно увеличивая ее светимость;
- Доплеровское усиление : когда звезда-компаньон движется по своей орбите, ее свет кажется наблюдателю на Земле ярче, когда звезда движется к Земле, и бледнеет, когда звезда удаляется от Земли;
- эллипсоидальные изменения: компактный объект оказывает экстремальное приливное воздействие на свою звезду-компаньон, вытягивая звезду в каплевидную форму. Яркость асимметричной звезды меняется, если на нее смотреть под разными углами во время ее обращения.
В этой работе Сорабелла и его коллеги разработали модель, которая предсказывает, как самолинзирование, доплеровское усиление и эллипсоидальные изменения влияют на яркость звезды с вытянутой двойной орбитой. Модель авторов также учитывает эффекты затемнения краев — уменьшение яркости к внешнему краю звезды из-за более холодных слоев. Путем моделирования того, как эти эффекты меняются, когда компактный объект и его звездный компаньон вращаются вокруг друг друга, команда может определить массы обоих компонентов двойной системы, а также другие ключевые аспекты двойной системы — и все это без непосредственного обнаружения компактного объекта. .
Тест
В качестве теста авторы смоделировали кривую свечения Лебедя X-1, испускающего рентгеновские лучи из двойной системы, которая, как известно, содержит черную дыру и голубой сверхгигант . Вновь определенные массы членов двойной системы и другие аспекты системы согласуются с более ранними измерениями, что доказывает возможности модели.
В предстоящих обзорах, вероятно, будут обнаружены тысячи систем, содержащих компактные объекты, и, по оценкам ученых, около 200 из них будут иметь различимые сигналы самолинзирования. В двойных системах было обнаружено лишь несколько неакцентирующих нейтронных звезд и черных дыр, поэтому подобные модели, разработанные группой ученых, позволят нам изучить почти неизведанную популяцию звездных остатков.