Специалисты выявили и изучили уникальную систему, состоящую из пульсара и звездного остатка. Необычно малая дистанция между пульсаром и его компаньоном приводит к интенсивному нагреву последнего, что проявляется в виде сильного и изменчивого оптического излучения.
Процесс развития близких двойных звездных систем характеризуется множеством драматических событий. В то время как судьба одиночной звезды во многом предопределена ее массой, в двойных системах, в зависимости от массы каждого из компонентов и расстояния между ними, возможно разнообразие сценариев. Чаще всего развитие происходит по следующей схеме.
По мере превращения в красный гигант, звезда значительно большей массы расширяется во много раз и заполняет полость Роша — область, где приливное воздействие компаньона превышает собственную гравитацию планеты. В результате этого вещество переходит от гигантской звезды к её компаньону, что приводит к преждевременному превращению первой в белый карлик и увеличению массы второй. На этой стадии развития находится система Алголя, а в прошлом, возможно, это происходило в системе Сириуса.
Начальный этап развития протекает достаточно ровно, однако к концу наблюдается стремительное нарастание драматических событий. Увеличившаяся в размерах вторая звезда ускоряет процесс своего развития и также трансформируется в красный гигант. Затем наступает очередь давно угасшего первого спутника, чтобы воспользоваться ситуацией: белый карлик поглощает внешние слои гиганта и начинает увеличиваться в массе.
Аккреция на компактные объекты сопровождается гораздо более бурными явлениями, чем на обычные звезды Главной последовательности. Время от времени вещество, захваченное от компаньона, сжимаясь и нагреваясь на поверхности белого карлика, взрывается во вспышках, а если масса белого карлика достигает предела Чандрасекара, то он и сам взрывается, становясь сверхновой типа Ia. Уменьшение расстояния между компонентами приводит к усилению процессов массообмена и связанных с ними разрушительных явлений. В системах с особенно малым расстоянием второй компонент, в частности нейтронная звезда, может вызвать значительные изменения, сокращая орбиту посредством приливного трения и оказываясь внутри красного гиганта, что приводит к его трансформации в экзотический объект Ландау-Торна-Житков и приблизив его собственный конец.
В некоторых случаях красный гигант может сбросить внешние слои до того, как нейтронная звезда, образовавшаяся из первого компаньона, достигнет его центрального ядра. Временная сверхплотная система, состоящая из пульсара и остатков второй звезды, сохраняет устойчивость на короткий период, однако впоследствии эмиссия гравитационных волн приводит к дальнейшему сближению орбит. Пульсар, используя свои приливные силы, начинает поглощать вещество от менее массивного звездного остатка и разрушает его интенсивным излучением. Неслучайно такие системы являются прототипами, PSR B1957+20, астрономы дали этому объекту прозвище «Черная вдова». Его период обращения составляет всего девять часов, и эта величина может изменяться.
Как правило, системы, подобные «Черной вдове», идентифицируются по характерному рентгеновскому и гамма-излучению, исходящему от пульсара. Исследования, проведенные учеными из Массачусетского технологического института под руководством Кевина Берджа) занялись изучением оптического излучения уже известных систем, а также поиском новых объектов такого типа, и открыли самую экстремальную систему пульсара и поедаемого им компаньона из известных на сей день.
Период обращения объекта в недавно открытой системе ZTF J1406+1222 составляет всего 62 минуты – это очень быстрое вращение, если сравнивать с девятичасовым оборотом. Этот показатель превышает теоретический предел для систем, состоящих из нейтронной звезды и остатка водорода, что указывает на то, что компаньон образован из гелия или более тяжелых элементов.
Когда-то ZTF J1406+1222 был звездой, однако теперь от него сохранилось лишь плотное ядро, которое вращается вокруг пульсара на расстоянии, сопоставимом с лунным, а его собственный диаметр в три раза превышает диаметр Земли. Процесс аккреции на нейтронные звезды высвобождает энергии в разы больше, чем термоядерный синтез, и эта энергия излучается из области протяженностью в несколько сотен-тысяч километров. Интенсивное жесткое излучение, исходящее от аккреционного диска и самого пульсара, воздействует на компаньон, нагревая его «дневную» сторону до 10 100 градусов Цельсия — почти вдвое горячее, чем поверхность Солнца.
Белые карлики или их остатки, как правило, имеют температуру, достигающую нескольких тысяч градусов, и их поверхность обладает яркостью, сопоставимой с солнечной. Однако даже свет нашего светила не может сравниться с жаром аккреционного диска, расположенного неподалеку. Вращаясь по орбите вокруг пульсара, остаток попеременно обращается к Земле «дневной» и «ночной» стороной, что приводит к колебаниям его яркости в видимом свете в 13 раз – эти изменения были зафиксированы астрономами. Представьте себе: одну сторону нашего Солнца осветило нечто настолько интенсивное, что оно само начало демонстрировать фазы, подобные лунным.
Ученые полагают, что в конечном итоге компаньон будет уничтожен интенсивным излучением и приливными силами, исходящими от пульсара. Таким образом, завершится его существование: пульсары-вампиры, лишенные возможности пополнять свою энергию, замедляют вращение всего за несколько десятков миллионов лет бешеное вращение и становятся самыми обычными нейтронными звездами.