Открыта уникальная компактная двойная система звезд с коротким периодом обращения
Международная группа астрофизиков под руководством ученого из Казанского федерального университета (КФУ) обнаружила редкую компактную двойную звездную систему с коротким орбитальным периодом, получившую название Gaia19bxc. В таких системах ученые исследуются механизмы вспышек новых и сверхновых звезд, а их изучение важно для понимания эволюции звездных систем и источников гравитационных волн.
Двойные системы — это две близко расположенные звезды, связанные гравитацией и движущиеся вокруг общего центра масс. Они служат своего рода природными лабораториями, в которых можно наблюдать важнейшие астрофизические процессы: аккрецию, обмен массой, магнитные взаимодействия и релятивистские эффекты.
В данном исследовании авторы сосредоточились на изучении особого класса двойных звездных систем — аккрецирующих белых карликов в тесных двойных системах. Подобные системы широко известны как катаклизмические переменные. Теоретические исследования и наблюдения показывают, что минимальный орбитальный период катаклизмических переменных составляет около 80 минут. Это означает, что у большинства известных систем такого типа орбитальный период не короче этого значения. Если же у какой-то системы период короче, значит, в ней есть что-то особенное.
«Уникальность системы Gaia19bxc определяется сочетанием нескольких характеристик, которые ранее никогда не наблюдались одновременно в одном объекте. Во-первых, это чрезвычайно короткий орбитальный период — около 64 минут. Во-вторых, данные, полученные в результате фотометрических и спектроскопических наблюдений системы, указывают на наличие у белого карлика сильного магнитного поля, что является характерной чертой для магнитных катаклизмических переменных, так называемых поляров. В-третьих, в оптических спектрах системы отчетливо видны мощные эмиссионные линии водорода и гелия, что свидетельствует о водородном составе звезды-донора», — рассказал руководитель исследования, заведующий НИЛ «Космические источники рентгеновского излучения», старший преподаватель кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Ильхам Галиуллин.
По словам ученого, данное открытие значительно расширяет знания о заключительных этапах эволюции тесных двойных звездных систем. Эксперт утверждает, что Gaia19bxc представляет собой «переходный» или «промежуточный» объект, который долго искали.
«Gaia19bxc является первым поляром с таким коротким орбитальным периодом, в котором белый карлик аккрецирует вещество со звезды-донора, богатой водородом. Этот факт отличает Gaia19bxc от известных ультра-компактных двойных систем, таких как AM Гончих Псов, где звезда-донор, как правило, богата гелием, а не водородом», — отметил ученый.
Исследование стало возможным благодаря комплексному использованию данных, полученных с крупнейших обсерваторий и космических обзоров неба. Первоначальное обнаружение переменности объекта обеспечила космическая обсерватория Gaia. Обзор ZTF (Zwicky Transient Facility) предоставил многолетние данные фотометрического мониторинга, которые позволили выявить состояния высокой и низкой активности, а также определить фотометрический период системы. Быстрая трехцветная фотометрия с разрешением в 10 секунд, полученная с помощью камеры CHIMERA, установленной на 5-метровом телескопе в обсерватории Паломар, окончательно подтвердила орбитальный период Gaia19bxc. Фазово-разрешенная спектроскопия, выполненная на спектрографе LRIS на 10-метровом телескопе в обсерватории Кека, позволила обнаружить яркие эмиссионные линии водорода и гелия в спектре источника, измерить лучевые скорости, построить доплеровские томограммы, а также идентифицировать циклотронную компоненту и наложить строгие ограничения на свойства звезды-донора.
По мнению авторов, короткий орбитальный период, наблюдаемый у Gaia19bxc, может быть обусловлен несколькими факторами: либо звезда-компаньон прошла значительную эволюцию еще до начала процесса аккреции вещества на белый карлик, либо она изначально характеризовалась крайне низкой металличностью, что указывает на ее принадлежность к звездному населению II.
«Анализ оптических спектров Gaia19bxc не выявил признаков горячей и проэволюционировавшей звезды-компаньона. Вместо этого данные указывают на холодный и тусклый объект. Высокая пространственная скорость Gaia19bxc говорит о ее принадлежности к Галактическому гало, где преобладают старые звезды с низким содержанием металлов (звезды населения II). В совокупности оптические и кинематические особенности свидетельствуют о том, что Gaia19bxc принадлежит к звездному населению II, то есть к звездам с низким содержанием металлов. Они характеризуются значительно меньшей металличностью по сравнению с солнечной металличностью и являются более древними объектами, сформировавшимися на ранних этапах эволюции Вселенной. Таким образом, Gaia19bxc может стать первым наблюдательным подтверждением существования ранее предсказанного, но до сих пор не обнаруженного класса поляров с низкой металличностью», — подчеркнул Ильхам Галиуллин.
В дальнейшем ученые планируют продолжить углубленное изучение Gaia19bxc и поиск подобных систем в нашей Галактике, чтобы получить более полное представление о их популяции и поведении в различных диапазонах электромагнитного спектра.