Согласно свежим данным, полученным с космического телескопа «Гайя», идентифицировано свыше двух десятков звезд, сопровождаемых нетипичными объектами. Выявленные пары представляют собой вызов для действующих астрофизических моделей.
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 формируется в результате взрыва сверхновой. Энергия такого взрыва колоссальна, и после него объект сжимается до размеров 20 километров в диаметре, несмотря на то, что его масса сопоставима с массой Солнца, чей диаметр составляет 1,4 миллиона километров. Такая экстремальная плотность обусловлена тем, что из звезды удаляется почти всё ядро атомов, и её основную часть теперь составляют нейтроны.
Перед тем, как звезда станет сверхновой, она переживает значительное увеличение размеров своей атмосферы, достигающее 100 миллионов километров и более. Звезды обычно формируются в двойных системах; одиночные звезды, подобные Солнцу, – скорее редкость. В процессе такого расширения атмосфера будущей сверхновой нередко замедляет движение соседней звезды, что приводит к ее приближению к будущей сверхновой. В конечном счете, они могут объединиться. Если к моменту взрыва сверхновой два объекта все же окажутся на достаточном расстоянии друг от друга, звезда-компаньон, выброшенная взрывом, покинет систему.
Вследствие этого обстоятельства, подавляющее большинство нейтронных звезд существуют в виде одиночных объектов, несмотря на то, что они образовались в двойной системе. Нейтронные звезды, у которых ранее была обнаружена обычная звезда-компаньон, характеризуются крайне близким вращением.
Полученные результаты существенно меняют сложившееся представление об этом явлении. Анализ данных, полученных телескопом «Гайя», позволил астрономам выявить 21 систему двойных звезд, в которых второй, невидимый компонент обладает массой от 1,25 до 1,4 солнечной. Это соответствует массе, типичной для нейтронных звезд. Влияние гравитации невидимого объекта на светимость звезды-компаньона указывает на то, что расстояние между ними варьируется от 150 до 450 миллионов километров.
Расстояние между этими объектами весьма велико. Астрономы подчеркивают, что остается неясным, каким образом оно сохранилось, принимая во внимание, что звезда-компаньон должна была значительно снизить скорость перед формированием нейтронной звезды. Также не установлено, почему она не покинула систему во время взрыва сверхновой, учитывая ее удаленность от звезды, ставшей сверхновой.
Обнаруженные 21 пара объектов расположена преимущественно в пределах трех тысяч световых лет от нашей планеты. Эти нейтронные звезды стали первыми, найденными благодаря исключительно гравитационным воздействиям: до этого момента подобные объекты идентифицировали по радиоизлучению или рентгеновскому излучению, возникающему при аккреции вещества с близлежащих звезд.
Астрономы зафиксировали, что среди звезд, входящих в состав 21 системы, три обладают крайне низким содержанием тяжелых элементов, или металличности. При этом концентрация лития в них, наоборот, превышает обычные значения. По всей видимости, речь идет об очень древних звездах. Доля звезд с настолько низким содержанием тяжелых элементов во всей Млечном Пути составляет всего 0,5%, поэтому среди этих 21 объекта их количество представляется необычайно высоким.
Новое исследование выявило еще одну любопытную особенность: астрономам не удалось зафиксировать маломассивные черные дыры в непосредственной близости от обычных звезд. Ранее телескоп «Гайя» уже идентифицировал три системы, состоящие из черной дыры и звезды. Однако в каждой из них черная дыра имеет массу, равную или превышающую девять масс Солнца. Непонятно, почему среди обнаруженных двойных звезд не встречается ни одной системы, где масса черной дыры составляет от трех до девяти солнечных масс.