Большинство звезд во Вселенной не одиноки, а входят в состав двойных или кратных систем. Наше Солнце является исключением – оно существует само по себе. Но теперь астрономы обнаружили, что многие другие звезды, похожие на Солнце, имеют необычных спутников – невидимые нейтронные звезды, оставшиеся от взорвавшихся сверхмассивных предшественников.
Группа ученых под руководством Карима Эль-Бадри из Калифорнийского технологического института провела масштабное исследование и выявила целую популяцию темных нейтронных звезд, вращающихся вокруг звезд, подобных нашему Солнцу. Эти плотные и выгоревшие остатки взорвавшихся массивных светил обычно очень слабы и невидимы напрямую. Но благодаря данным космической обсерватории Gaia, которая непрерывно сканирует небо и измеряет движение миллиардов звезд, астрономам удалось уловить характерные колебания, вызванные гравитационным влиянием нейтронных звезд на их звездные компаньоны.
Ранее подобные нейтронные звезды, вращающиеся вокруг солнцеподобных светил, были обнаружены, но все они находились на гораздо более тесных орбитах. В новом исследовании ученые выявили 21 случай, когда нейтронные звезды располагаются на расстоянии в 1-3 раза дальше, чем Земля от Солнца. Это означает, что они слишком далеко, чтобы красть вещество у своих партнеров, и поэтому остаются темными и неподвижными. "Это первые нейтронные звезды, обнаруженные исключительно благодаря их гравитационному воздействию", - отмечает Эль-Бадри.
Эта анимация изображает двойную звездную систему, в которой массивная компактная нейтронная звезда вращается вокруг более крупной звезды, похожей на Солнце. Интенсивная гравитация этой нейтронной звезды высокой плотности производит значительные эффекты искривления, которые искажают вид неба вокруг нее, что мало чем отличается от того, что происходит вокруг более компактных черных дыр.
Открытие этих новых двойных систем стало для ученых настоящей загадкой. Согласно существующим моделям, массивная звезда-прародитель нейтронной звезды должна была взаимодействовать со звездой солнечного типа и затем взорваться, что должно было разрушить эту пару. Но данные наблюдений показывают, что некоторые из этих катастрофических процессов все же позволяют сохранить двойные системы. "У нас до сих пор нет полной картины того, как формируются такие необычные пары", - признает Эль-Бадри.
Обнаружить эти скрытые нейтронные звезды удалось благодаря широким орбитам и длительным периодам обращения вокруг солнцеподобных светил – от 6 месяцев до 3 лет. Дополнительные наблюдения с наземных телескопов, включая обсерватории Кека, Ла-Силья и Уиппла, позволили получить больше информации о массах и орбитах этих темных звездных компаньонов.