Астрономы нашли новый тип двойных звёзд, существование которого давно было предсказано

Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики обнаружили новый тип двойных звёзд, о существовании которого теоретики догадывались уже давно. Это открытие подтвердило, наконец, гипотезу о том, как формируется и развивается этот редкий тип звёзд. Работа с описанием открытия «Birth of the ELMs: a ZTF survey for evolved cataclysmic variables turning into extremely low-mass white dwarfs» опубликована в декабрьском номере журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Небесное тело обнаружил постдок Карим Эл-Бадри при помощи телескопа Шейна, расположенного в Ликской обсерватории в Калифорнии, и данных с нескольких астрономических проектов наблюдений. Он описывает открытие, как переходную двойную звезду, и называет его потерянным звеном в эволюции двойных звёзд.

После смерти звезды в 97% случаев она превращается в белый карлик – небольшой объект высокой плотности, сжавшийся и потерявший яркость после сгорания всего звёздного «топлива». Радиус подобных звёздных останков сравним с земным, при том, что масса сравнима с солнечной.

В редких случаях звезда может оставить после себя белый карлик чрезвычайно малой массы [extremely low mass (ELM) white dwarf]. Их масса составляет всего лишь порядка трети солнечной, а сами они являют собой парадокс: если верны наши теоретические вычисления, соответствующие теории эволюции звёзд, тогда всем подобным крохотным белым карликам должно быть больше 13,8 млрд лет. Однако наша Вселенная появилась только 13,8 млрд лет назад, в связи с чем это физически невозможно.

Поэтому астрономы пришли к выводу, что чрезвычайно маленькие белые карлики могут формироваться только с помощью звёзд-компаньонов. Гравитационное притяжение компаньона может достаточно быстро (ну хотя бы быстрее, чем за 13,8 млрд лет) забрать у звезды лишнюю массу. Но твёрдых доказательств этому не было.

Астрономы видели звёзды нормальной массы, аккрецирующие (отбирающие) материю у белых карликов – т.н. катаклизмические переменные звёзды. Астрономы находили чрезвычайно малые белые карлики с обычными белыми карликами в виде компаньонов. Но они никак не могли найти переходный вариант – когда звезда потеряла большую часть своей массы, и уже почти готова сжаться до малого белого карлика.

Эль-Бадри сравнивает звёздную астрономию с биологией XIX века. Биологи, путешествуя по джунглям, находили разные организмы, описывали их вес, размер, и шли дальше. Их задачей было описать множество различных объектов и попытаться понять, как они взаимосвязаны.

В 2020 году Эль-Бадри решил вновь отправиться в звёздные джунгли и поискать там давно интересовавший астрономов объект – звезду, готовую превратиться в чрезвычайно малого белого карлика. Он прочесал данные, полученные космическим телескопом «Гайя» и транзитным телескопом Цвикки из Калтеха. Среди миллиарда звёзд нашлось 50 потенциальных кандидатов.

Он подчеркнул важность публичного доступа к данным астрономических наблюдений подобного рода, и сказал, что если бы не подобные проекты, за которыми скрыта работа сотен различных людей, то такие открытия были бы просто невозможны.

Затем Эль-Бадри приступил к подробному наблюдению за 21 звездой из списка. 13 звёзд из списка всё ещё отдавали массу своему компаньону, а восемь уже закончили этот процесс. Температура изучаемых звёзд оказалась выше, чем у ранее наблюдавшихся катаклизмических переменных.

И все они оказались именно такими звёздами, какие он искал – стоящими на пороге превращения в малого белого карлика. Они были больше, чем экстремально лёгкий белый карлик, и имели яйцевидную форму из-за того, что их звёзды-компаньоны растягивали их своим гравитационным притяжением. Недостающее эволюционное звено было найдено.