Астрономы обнаружили «Черную вдову» - загадочный паразитический объект

Двойные системы «Черная вдова» питаются от пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд, представляющих собой необычайно плотные ядра мертвых звезд, каждая из которых имеет массу, в 2,17 раза превышающую массу Солнца, и достигает размеров города. Пульсары могут вращаться с головокружительной скоростью, совершая сотни оборотов в секунду, испуская вспышки гамма- и рентгеновского излучения, как мощные маяки.

Обычно пульсары вращаются вниз и оживают как обычные нейтронные звезды, поскольку сжигают огромное количество энергии. Однако в двойной системе «Черная вдова» спутник пульсара дает мертвой звезде новую жизнь. Гравитация пульсара — достаточно сильная, чтобы сдавить протоны вместе с электронами и образовать нейтроны — отрывает материал от своего компаньона, потока плазмы, чья сила помогает раскручивать пульсар обратно. Впоследствии пульсар выбрасывает энергию, которая еще больше уносит своего компаньона, в конечном итоге уничтожая его.

В новой работе ученые исследовали данные прибора Zwicky Transient Facility (ZTF) в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института недалеко от Сан-Диего. Они изучили изображения всего ночного неба, проанализировав 20 миллионов звезд, чтобы увидеть, резко ли изменилась яркость какой-либо из них в 10 или более раз за время примерно в час или меньше.

Новый метод идентифицировал известные бинарные файлы «Черная вдова», подтвердив свою точность. Он также обнаружил нечто похожее на звезду, яркость которой менялась в 13 раз каждые 62 минуты. Это говорит о том, что он, вероятно, был частью новой двойной «Черной вдовы» примерно в 3700 световых годах от Земли, которую ученые назвали ZTF J1406+1222.

«Все известные пульсары «черная вдова» были обнаружены, потому что они излучают рентгеновские лучи, гамма-лучи или радиоволны, но мы впервые использовали видимый свет, который могут видеть наши глаза, чтобы найти что-то подобное», - сообщил ведущий автор исследования Кевин Бердж, астрофизик из Массачусетского технологического института (MIT).

ZTF J1406+1222, вероятно, состоит из пульсара и холодной неудавшейся звезды, известной как коричневый карлик. Масса этих объектов примерно в 13–90 раз превышает массу Юпитера — они слишком велики, чтобы быть планетами, но недостаточно велики, чтобы быть настоящими звездами.

Телескопы не могут отличить пульсар ZTF J1406+1222 от коричневого карлика, но пульсар, вероятно, имеет массу от 1,4 до 2 масс Солнца, тогда как масса коричневого карлика, вероятно, в несколько десятков раз больше массы Юпитера, говорит Бердж. По оценкам ученых, их разделяет менее примерно 450 000 километров. Учитывая это небольшое расстояние и относительно крошечные размеры каждого объекта, «вы могли бы поместить все это внутри Солнца».

Пульсар ZTF J1406+1222 и его компаньон вращаются вокруг друг друга каждые 62 минуты, что является самой короткой орбитой, наблюдаемой для двойной «Черной вдовы». У предыдущего рекордсмена, PSR J1653-0158, звезды вращались вокруг друг друга каждые 75 минут.

Интересно, что эта двойная «Черная вдова» уникальна тем, что у нее есть третий компаньон с массой от 10 до 20 процентов массы Солнца, который вращается намного дальше, на расстоянии примерно в 600 раз превышающем среднее расстояние между Землей и Солнцем. Этот далекий партнер обращается вокруг близкой пары каждые 10 000 лет.

Остается неясным, как пульсар ZTF J1406+1222 и его компаньон могли выйти на такую ​​узкую орбиту, поскольку то, как пульсар разрушает своего компаньона, должно их разлучить.

«Третий компаньон, возможно, помог им сблизиться», — предполагает Бердж. «По сути, каждый раз, когда у вас есть две вещи, вращающиеся вокруг друг друга, а также более широкая третья вещь, вращающаяся вокруг, эта более широкая третья вещь может гравитационно взаимодействовать с внутренней двойной системой и фактически изменять орбиту внутренней двойной системы, чтобы подтолкнуть объекты немного ближе».

Любопытно и то, что астрономы до сих пор не обнаружили ни гамма-лучей, ни рентгеновских лучей от ZTF J1406+1222.

«Вполне возможно, что этот объект также может быть чем-то, что мы никогда раньше не видел, и даже более экзотический», — говорит Бердж. «Единственное, что я знаю точно, это то, что мы действительно никогда не видели ничего похожего на этот объект, и что, вероятно, есть чему поучиться у него и других подобных объектов, которые я нахожу прямо сейчас, и это то, что меня так взволновало».

Бердж отмечает, что обсерватория Веры Рубин в Чили может найти гораздо больше таких объектов, поскольку «будет примерно в 40 раз мощнее, чем ZTF, с точки зрения того, насколько далеко она может видеть», передает INVERSE.