Известно, что двойные звёзды передают друг другу массу. В экстремальных случаях передача массы может даже вызвать взрыв сверхновой. Это происходит, когда белый карлик забирает материю у своего компаньона.
Однако астрономы никогда не наблюдали, чтобы пара коричневых карликов передавала массу друг другу.
Коричневые карлики находятся в неопределенном положении между планетой и звездой. Они массивнее газовых гигантов, но менее массивны, чем самые маленькие звезды главной последовательности — красные карлики. Коричневые карлики иногда называют неудавшимися звездами или субзвездными объектами, потому что они просто недостаточно массивны, чтобы инициировать и поддерживать термоядерный синтез водорода, как это делают звезды главной последовательности. Вместо этого они излучают свет и тепло за счет синтеза дейтерия.
Астрономы не уверены в распространенности коричневых карликов, поскольку они очень тусклые и их трудно обнаружить. Но, по оценкам, в Млечном пути их может быть до 100 миллиардов. Как и другие звезды, многие из этих миллиардов коричневых карликов образуют двойные системы.
Новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, посвящено двойной системе коричневых карликов ZTF J1239+8347, находящейся на особенно близкой друг к другу орбите. Исследование называется «Двойная система коричневых карликов с переносом массы на орбите с периодом обращения 57 минут», а ведущим автором является Сэмюэл Уайтбук. Уайтбук из Калифорнийского технологического института (Caltech).
Пара коричневых звёзд имеет период обращения 57,41 минуты. Это чрезвычайно тесная орбита, и наблюдения с помощью обсерватории Swift НАСА и других установок показывают, что два коричневых карлика находятся в стабильном взаимодействии, сопровождающемся переносом массы. Исследователи обнаружили горячую точку на поверхности коричневого карлика-донора, которая перемещается по мере того, как пара вращается друг вокруг друга.
В данной ситуации возможны два исхода.
В одном из сценариев аккрецирующая BD будет продолжать набирать массу, пока не станет достаточно массивной для термоядерного синтеза водорода. После этого она станет звездой главной последовательности.
В другом сценарии пара в конечном итоге сольется и станет одной звездой. Это также приведет к образованию более массивной звезды главной последовательности. В обоих случаях наблюдается увеличение светимости.
«Неудачные звёзды получают второй шанс», — заявил Уайтбук. «У коричневых карликов нет внутренних двигателей, как у звёзд, но этот результат показывает, что они могут демонстрировать очень интересную динамическую физику».
Перенос массы между двойными звёздами — это не загадочный процесс. Более массивный партнёр притягивает атмосферу менее массивного партнёра. В конечном итоге вещество вытекает из полости Роша донора и становится частью аккретора.
«Когда гравитация одной звезды преодолевается гравитацией другой, материя начинает перетекать от менее плотной звезды к более плотной», — говорит Уайтбук. «Это как если бы материя отслаивалась через сопло».
Это первый случай, когда астрофизики обнаружили подобный перенос массы в двойной системе коричневых карликов. На самом деле, это настолько необычно, что другим представителям астрономического сообщества трудно принять эти результаты. «Это очень экзотические объекты», — сказал соавтор исследования Томас Принс также из Калифорнийского технологического института. «Мы рассказали о них некоторым нашим коллегам, и они не поверили, что такое существует».
Авторы не поверили своим выводам без колебаний. Они рассматривали другие объяснения наблюдаемых явлений. Возможно, один из объектов на самом деле не является коричневым карликом, а представляет собой компактный объект, например, нейтронную звезду. Они отвергли эту версию, поскольку в этом случае наблюдалось бы более яркое рентгеновское излучение.
Ещё одним кандидатом является катаклизмическая переменная. Она предполагает, что белый карлик аккрецирует вещество от вторичной звезды, в данном случае коричневого карлика. Но оптический спектр противоречит этому предположению, как и горячая точка. «Кроме того, в этой конфигурации горячая точка не может находиться на облученном коричневом карлике, поскольку облучающий белый карлик был бы виден в оптическом спектре постоянно», — объясняют авторы.
Они остановились на аккрецирующей двойной системе BD, потому что это лучше всего соответствует имеющимся данным.
Эта система также имеет научную ценность, поскольку может служить тестовым примером для изучения переноса массы. «ZTF J1239+8347 представляет собой потенциально ценный инструмент для исследования динамики стабильного переноса массы на самых низких обнаруживаемых масштабах массы», — пишут авторы.
Объект ZTF J1239+8347 находится довольно близко, всего в 1000 световых годах от нас. Это хороший кандидат для дальнейших наблюдений с помощью телескопа JWST. «Будущие наблюдения системы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) могли бы лучше определить температуру аккреционной атмосферы и обнаружить атмосферу системы-донора», — пишут авторы. Эти наблюдения также позволили бы получить более точные измерения отношения масс системы. Более точные измерения горячей точки также дали бы ограничения на скорость переноса массы.
Но, как и во многих областях астрономии и астрофизики, обнаружение большего количества примеров двойных коричневых карликов, испытывающих перенос массы, приведет к более глубокому пониманию. К счастью, обсерватория Веры Рубин, вероятно, обнаружит больше таких двойных звезд.
«Мы ожидаем, что обсерватория Веры Рубин обнаружит еще десятки таких объектов, — говорит Уайтбук. — Мы хотим найти больше, чтобы понять, какова их численность и насколько они распространены. Мы предполагаем, что это происходит чаще, чем вы думаете».
По информации https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/191231-astronomy-obnaruzhili-paru-korichnevykh-karlikov-peredayushchikh-drug-drugu-massu
