Белые карлики устроили парный танец

Астрономы продолжают открывать объекты, существование которых известными законами физики не запрещено, но встретить которые ранее не удавалось. Белые карлики – довольно распространенные объекты в космосе. Подавляющее большинство звезд во Вселенной, включая Солнце, закончат свою жизнь как белые карлики, исчерпав запасы топлива в ядре. Звезды относительно небольшой массы перед гибелью сбрасывают свою оболочку, превращаясь в так называемые планетарные туманности. В центре этих туманностей остается маленький сверхплотный труп, обреченный на то, чтобы миллиарды лет медленно остывать.

Астрофизикам известно, что масса белых карликов не превышает предела Чандрасекара (1,4 массы Солнца), а размерами эти объекты могут быть с Землю. Благодаря этому плотность у карликов огромная, она составляет 10⁵ -10⁹ г/см³. Но точных размеров белых карликов до сих пор ученые не знали, а руководствовались лишь приблизительными оценками. Изменить эту ситуацию и проверить существующие теории помогло обнаружение ни разу до этого не наблюдавшегося объекта — двух белых карликов, вращающихся вокруг общего центра масс, да еще и затмевающих друг друга.

Танец мертвецов

Во время работы над докторской диссертацией сотрудник Университета Санта-Барбары Джастин Стейнфадт искал пульсации у уже известных белых карликов. При помощи телескопа Фолкиса он наблюдал за блеском белого карлика NLTT 11748. Это объект довольно редко встречающегося класса – маломассивный белый карлик с вырожденным гелиевым ядром. Быстрое фотографирование этого карлика с временным разрешением порядка одной минуты выявило особенность: объект то становился ярче, то тусклее. Затем стало ясно, что объект тускнеет на три минуты каждые 5,6 часа, затмеваясь чем-то невидимым. «Я не в первый раз гляжу на звезды, но до сих пор считаю нас счастливчиками», — рассказал Стейнфадт. «Мы сразу поняли, что видим что-то необычное, особенно после того, как эти провалы блеска повторились следующей ночью», — пояснил Ави Шрорер, соавтор исследования. «Пролить свет» на загадку удалось спустя целых пять недель, для этого астрономам пришлось отказаться от заказанных ранее наблюдений на 10−метровом телескопе Keck и навести его на таинственный объект.

Измеряя допплеровское смещение линий спектра белого карлика, астрономы выяснили, что он буквально носится со скоростью 271 км/с вокруг более слабой, незаметной и более массивной звезды (тоже, кстати, белого карлика). «Было невероятно представить себе изменение скорости этой звезды буквально за считанные минуты», — рассказал астроном Дэвид Каплан, принимавший участие в наблюдениях. Оказалось, что в моменты затмения тусклым карликом яркого падение их общего блеска составляет всего несколько процентов.

Визуальная модель

Обычно при изучении подобных сложных объектов астрономы принимаются создавать математические и визуальные модели наблюдаемых эффектов. «Во время покрытия происходит не только блокирование части света. Меньший карлик изгибает свет вокруг себя, искажая и увеличивая размеры большего. В модели этот эффект усилен по сравнению с реальным в 10 раз, зеленый контур показывает видимый размер большого карлика до затмения», — пояснил Infox.ru Каплан, просчитавший модель.

Полученные данные помогли астрономам дать ответы на несколько важных вопросов о происхождении белых карликов. «Образование такой двойной системы, включающей очень легкий белый карлик, стало результатом взаимодействия и перетекания вещества с двух родительских звезд», — пояснил Стив Хоуэлл из Национальной оптической обсерватории.

Чаще всего встречаются белые карлики из углерода или кислорода. Легким, но более крупным компаньоном в обнаруженной системе стал довольно редкий гелиевый карлик с массой в 10−20% массы Солнца. Существование таких карликов было предсказано более 20 лет назад, однако до этого момента их размеры определить не удавалось.

Наблюдение затменной системы NLTT 11748 дало точный размер редкого типа белого карлика – 0,043−0,039 радиуса Солнца, что отлично согласуется с теорией.

Второй компонентой двойной системы оказался заурядный белый карлик массой в 70% массы Солнца, состоящий из кислорода и углерода. Этот объект более массивный, но при этом меньший по размеру. Да и светит он в 30 раз слабее партнера, что в течение долгого времени оставляло его незаметным.

Если судьба одиночных белых карликов обычно астрономов не интересует, то двойные карлики свое последнее слово еще скажут. «Отдельный интерес представляет то, что произойдет через 6−10 миллиардов лет. Эта двойная система излучает гравитационные волны таким темпом, что когда-то карлики столкнутся. Что тогда произойдет, никто не знает», — размечтался профессор Ларс Билдстен, участник наблюдений.