Астрономы нашли "недостающее звено" в эволюции звездных систем-"пауков"
Астрономы впервые обнаружили двойную систему, в которой звезда, находящаяся в процессе превращения в белый карлик, вращается вокруг нейтронной звезды, становящейся быстро раскручивающимся пульсаром. Эти типы двойных систем астрономы называют "пауками", потому что миллисекундный пульсар раскручивается за счет поглощения внешних слоев звезды-компаньона, превращающейся, но еще не превратившейся в белый карлик, — подобно паучихе, пожирающей своего партнера. Данная пара 4FGL J1120.0-2204 теперь признана "недостающим звеном" в эволюции таких двойных систем. Соответствующая статья размещена на сайте электронных препринтов arXiv.org и планируется к публикации в The Astrophysical Journal.
Первоначально система попала в обзор, проводимый с помощью космического гамма-телескопа Fermi, затем была изучена 4,1-метровым телескопом SOAR, размещенным на горе Серро-Пачон в Чили и входящим в состав Межамериканской обсерватории Серро-Тололо. Чтобы идентифицировать источник 4FGL J1120.0-2204, астрономы из США и Канады во главе с Сэмюэлем Суихартом из Исследовательской лаборатории ВМС США в Вашингтоне использовали спектрограф Гудмана на телескопе SOAR, который показал, что оптический спектр компаньона — протобелого карлика — имеет доплеровский сдвиг — то есть попеременно смещается то в красную, то в фиолетовую область спектра. Это указывает на то, что объект делает оборот вокруг компактной массивной нейтронной звезды каждые 15 часов. Звездная пара находится на расстоянии более 2600 световых лет от Земли.
"Полученные спектры позволили нам кроме всего прочего оценить примерную температуру и гравитацию на поверхности звезды-компаньона, — говорит Суихарт. — Выяснилось, что компаньон пульсара является предшественником белого карлика с чрезвычайно малой массой — всего 17% от солнечной — и температурой поверхности 8200°C".
Когда звезда с массой, не превышающей массу Солнца, достигает конца своей звездной эволюции, у нее заканчивается водород, используемый для подпитки процессов ядерного синтеза в ядре. Звезда проходит через стадию красного гиганта, сбрасывает внешние слои и наконец сжимается до состояния белого карлика размером с Землю с первоначальной температурой порядка 100 000°C. "В настоящее время компаньон пульсара пока еще раздут примерно в пять раз по сравнению с состоянием обычного белого карлика такой же массы, — поясняет Суихарт. — Он будет продолжать остывать и сжиматься и примерно через два миллиарда лет станет выглядеть идентично прочим белым карликам с чрезвычайно малой массой, о которых мы уже знаем".
Миллисекундные пульсары, делающие сотни оборотов в секунду, раскручиваются за счет аккреции материи компаньона, в данном случае этот пульсар раскручивается от "разбухшей" звезды, которая еще не стала белым карликом. Большинство миллисекундных пульсаров излучают гамма- и рентгеновские лучи, когда потоки заряженных частиц, исходящих от них, сталкивается с веществом, теряемым звездой-компаньоном. Известно около 80 чрезвычайно маломассивных белых карликов, однако сейчас впервые найден предшественник такого объекта, вращающийся возле нейтронной звезды. Следовательно, 4FGL J1120.0-2204 представляет собой уникальный пример финального процесса раскрутки, то есть той гипотетической стадии, которую уже давно прошли другие открытые двойные системы, состоящие из белого карлика и пульсара.