Белые карлики — небесные тела, возникающие после смерти звезд небольшой и средней величины, подобных Солнцу. Такие объекты способны взрываться, становясь сверхновыми Ia, если масса превысит предел в 1,44 солнечных массы.
Группа под руководством Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) обнаружила по низкоэнергетическому рентгеновскому излучению бинарную систему с необычным белым карликом. Изучение сигнала показало, что белый карлик стабильно сжигает гелий на поверхности, а его масса растет медленнее ожидаемого.
Данные могут помочь астрономам разобраться в процессах, вызывающих взрывы белых карликов, и определить их частоту.
Почему сверхновые типа Ia так важны?
Сверхновые типа Ia важны для астрономии и служат мерилом расстояний из-за постоянной яркости всех таких объектов.
Открытие сверхновых этого типа в конце 1920-х годов показало, что Вселенная динамична и расширяется. В начале 1990-х годов выяснилось, что расширение происходит неравномерно, а ускоряется. Также эти сверхновые синтезируют большое количество химических элементов, включая железо.
В бинарной системе, где звезда-компаньон все еще синтезирует водород в ядре, белый карлик может поглощать газ из ее внешних слоев. При накоплении газа до предела — массы Чандрасекара (1,44 солнечных масс) — белый карлик взрывается как сверхновая типа Ia.
Следите за накапливающимися белыми карликами. В составе их вещества – водород или гелий?
Распад материала от звезды, выделяемый белым карликом, может спровоцировать реакции ядерного синтеза на поверхности белого карлика. Это приведет к появлению низкоэнергетического рентгеновского излучения в диапазоне от 0,09 до 2,5 кэВ (так называемое сверхмягкое рентгеновское излучение). Благодаря именно этому излучению белые карлики такого типа были впервые обнаружены в начале 1990-х годов благодаря наблюдениям немецкого спутника ROSAT.
Анализ спектров сигналов показал, что материал, отделённый от звезды-компаньона, преимущественно состоит из водорода. Это вызвало существенную проблему, связанную с последующим взрывом сверхновых Ia: в таких взрывах отсутствуют следы водорода.
Чтобы решить эту проблему, предложили бинарные системы, где белый карлик аккумулирует гелий, а не водород, от своей спутника-звезды. Такие системы пока не обнаружены. Именно этим занимается группа под руководством MPE.
Изучив данные космических телескопов XMM-Newton и eROSITA, а также спектр бинарной системы [HP99] 159, которая испускает известные низкоэнергетические рентгеновские лучи, команда выяснила, что аккрецированный материал на белом карлике преимущественно состоит из гелия.
Новые белые карлики предназначены для изучения сверхновых Ia.
Открытие важно, потому что это первый белый карлик, на поверхности которого выявлены признаки стабильного синтеза гелия. Новый класс белых карликов может дать астрономам информацию для лучшего понимания процесса превращения белого карлика в сверхновую.
Эта система отличается и своей светимостью: она почти в 10 раз тусклее, чем предсказывают теоретические модели. Яркость белого карлика в бинарной системе зависит от скорости аккреции – от того, насколько его масса увеличивается за счет материала, который он отрывает у компаньона.
Малая яркость белого карлика, не менявшаяся десятилетиями, указывает на более медленный рост его массы по сравнению с астрономическими прогнозами. Такой медленный прирост может объяснить наблюдаемое количество сверхновых Ia в нашей Галактике, поскольку за всю историю человечества зарегистрировано лишь 2/3 таких объектов.
Обнаружение белого карлика, сжигающего гелий, позволит астрономам глубже понять превращение белых карликов в двойные системы и формирование сверхновых типа Ia.
Результаты исследования, изложенные в журнале Nature, доступны для ознакомления. .