Новые наблюдения космического телескопа «Гайя» помогли выявить более двух десятков звезд, имеющих необычного компаньона. Обнаруженные пары объектов вызывают серьезные вопросы к существующим астрофизическим теориям.
Авторы новой работы в издании The Open Journal for Astrophysics попытались найти в данных космического телескопа «Гайя», отслеживающего движение миллиарда звезд одновременно, признаки необычных объектов, чья светимость колеблется под действием близкой нейтронной звезды. Обнаружить такие объекты удалось, причем в большем количестве, чем ожидали сами исследователи.
Нейтронная звезда — это остатки взрыва сверхновых. Энергия такого события крайне велика, после него объект сжимается до 20 километров в диаметре, хотя его масса примерно как у Солнца, чей диаметр — 1,4 миллиона километров. Сверхплотность обеспечивается за счет «вылета» из звезды почти всех ядер атомов: ее сердцевину отныне составляют нейтроны.
Прежде чем взорваться сверхновой, звезда испытывает серьезное расширение ее атмосферы на 100 миллионов километров и более. Большинство звезд рождаются в двойных системах (одиночки вроде Солнца скорее исключение). Поэтому при таком расширении будущая сверхновая своей атмосферой часто тормозит звезду-соседа, отчего та начинает сближаться с будущей сверхновой. В итоге они могут слиться. Если в момент взрыва сверхновой два тела все же будут слишком далеко друг от друга, звезда-компаньон, выбитая взрывом, улетит из системы.
Из-за всего этого большинство нейтронных звезд — одиночки, хотя родились в паре. Те же из них, у которых ранее находили обычную звезду-компаньона, вращаются очень близко.
Новое исследование во многом переворачивает эту картину. В данных телескопа «Гайя» астрономы обнаружили 21 парный объект, в котором второй, невидимый компонент обладает массой от 1,25 до 1,4 солнечной. То есть как раз такой, какую чаще всего имеют нейтронные звезды. При этом, судя по влиянию гравитации невидимого объекта на светимость обычной звезды-компаньона, расстояние между ними — от 150 до 450 миллионов километров.
Это довольно значительная дистанция. Астрономы отметили, что не вполне ясно, как она могла сохраниться между ними, если учесть, что перед образованием нейтронной звезды та должна была существенно затормозить обычную звезду-компаньона. Неясно и то, почему последняя не вылетела из системы при взрыве сверхновой, раз уж находилась столь далеко от вспыхнувшей сверхновой звезды.
Найденная 21 пара находится в основном не далее трех тысяч световых лет от Земли. Это первые нейтронные звезды, открытые за счет чисто гравитационных эффектов: ранее подобные объекты находили за счет их радиоизлучения или рентгеновского излучения, которое возникало при «перетягивании» ими вещества с соседней обычной звезды.
Ученые отметили, что среди обычных звезд этой 21 системы три светила обладают очень низким содержанием тяжелых элементов (металличностью). Содержание лития в них, напротив, больше нормы. По всей видимости, это очень старые звезды. Доля настолько низкометалличных светил в Млечном Пути в целом всего 0,5%, то есть среди этого 21 объекта их число аномально высоко.
Еще одна необычная черта новых наблюдений: у астрономов не получилось обнаружить маломассивные черные дыры рядом с обычными звездами. Ранее с помощью «Гайи» уже нашли три системы «черная дыра — обычная звезда». Но каждая из них содержит черную дыру от девяти масс Солнца и выше. Почему среди найденных двойных систем нет тех, где черные дыры имеют массу в три-девять больше Солнца, остается загадкой.