Астрономы нашли «недостающее звено» в эволюции звездных систем-«пауков»

Впервые была обнаружена двойная система, где в процессе превращения в белого карлика, одна звезда преобразует вторую нейтронную звезду, вокруг которой она вращается, в быстро раскручивающийся пульсар. Такой тип систем с двумя звездами принято называть «паук». Это название они получили из-за схожести миллисекундного пульсара, раскручивающегося благодаря поглощению внешних слоев своей парной звезды, с самкой паука, которая после спаривания поедает своего партнера. Кстати, поглощение слоев происходит до тех пор, пока звезда-партнер не превратится в белый карлик.


По мнению ученых, эта парная система - 4FGL J1120.0-2204 – и есть то самое «недостающее звено» в процессе эволюции двойных систем. Данная гипотеза была впервые озвучена на электронном ресурсе arXiv.org и будет дополнительно опубликована в The Astrophysical Journal.

Впервые на систему обратили внимание при обзоре нашей галактики в гамма-телескоп Fermi. Для более тщательного изучения феномена ученые использовали 4.1-метровый телескоп SOAR, принадлежащий Межамериканской обсерватории Серо-Тололо и расположенный в Чили на горе Серро-Пачон. Для идентификации источника двойной звезды был использован встроенный в SOAR спектрограф Гудмана. Исследование 4FGL J1120.0-2204 обнаружило сдвиг Доплера в спектре звезды-компаньона. Иными словами, у протобелого карлика он попеременно перемещается из красной в фиолетовую области спектра. Таким образом, период оборота объекта вокруг нейтронной звезды с превосходящей массой составляет 15 часов. «Недостающее звено» от нашей планеты отделяет расстояние более чем в 2600 световых лет. Исследования были проведены американскими и канадскими астрономами в Исследовательской лаборатории ВМС Соединенных Штатов.

По словам Сэмюэля Суихарта, возглавляющего исследования, полученные данные спектров дали возможность ориентировочно получить представление о температуре и гравитации на поверхности звезды-компаньона. Стало понятно, что «напарник» пульсара представляет собой предшественника белого карлика. Его масса составляет всего 17% от массы Солнца, что считается чрезвычайно малой величиной, а температура поверхности - 8200°C.

В конце своей звездной жизни звезда с массой, равной массе Солнца или менее, теряет водород, необходимый для процессов ядерного синтеза в ядре. Это приводит к её разрастанию до красного гиганта, а затем, после сброса внешних слоев, к сжатию в белого карлика с изначальной температурой около 100 000°C и размером приблизительно с нашу планету. По мнению Суитхарта, на данный момент размеры звезды-компаньона превышают размеры обычного белого карлика в пять раз. Сжатие будет продолжаться еще примерно два миллиарда лет. Потом он превратится в еще одного белого карлика во Вселенной.


Раскручивание миллисекундных пульсаров, делающих несколько сотен оборотов за одну секунду, происходит за счет поглощения энергии, полученной из их звезды-компаньона. В паре 4FGL J1120.0-2204 это происходит за счет звезды, еще не ставшей белым карликом и все еще имеющей приличные размеры.

В процессе столкновения с «отлетающими» от звезды-компаньона элементами вещества с потоками заряженных частиц, исходящими от большинства миллисекундных пульсаров исходят рентгеновские и гамма-лучи. На данный момент изучено порядка 80 белых карликов с чрезвычайно малой массой, но о предшественнике таковых – звезде-компаньоне из пары 4FGL J1120.0-2204 – ученым стало известно впервые. Таким образом, найденная пара является уникальным образцом той самой финальной стадии, которую уже прошли все известные ранее системы «пульсар - белый карлик».