Когда белый карлик перетягивает одеяло на себя: четыре двойных системы от учёных КФУ

Вы знали, что звёзды могут жить парами? И это не просто романтика: одна звезда буквально пожирает другую и порой вызывает яркие вспышки, которые видны даже с Земли. Совсем недавно астрофизики из Казани нашли сразу четыре такие «парочки». Как они это сделали, зачем наука ищет такие системы, и чем двойные звёзды могут вас удивить?

Когда мы смотрим на ночное небо, нам кажется, что звёзды существуют где-то далеко и просто красиво светят, но астрономы видят в них целую историю — от рождения до самой смерти.

Вот и исследователи Казанского федерального университета недавно обнаружили четыре двойные звезды. Причём не обычные, а так называемые катаклизмические переменные.

Что это за звёзды такие, как их нашли и почему это важно? Давайте разбираться.

Партнёрство на века

Начнём с базы. Многие объекты в космосе совсем не одиноки. Если взять какую-нибудь звезду, то вполне возможно, что рядом с ней крутится компаньон.

Эти ребята образуют двойную систему: оба объекта вращаются вокруг общего центра тяжести. И такие системы — не редкость, по оценкам астрономов, больше половины всех звёзд в нашей галактике существуют именно в двойных или кратных системах.

И вот тут мы подходим к чему-то более экзотическому. Команда из КФУ нашла так называемые катаклизмические переменные. Что это значит?

Представьте себе старую звезду, которая уже выработала всё своё топливо и стала белым карликом — горячим и очень плотным остатком звезды, но вдруг оказывается, что рядом с ним есть более молодая и маломассивная звезда-компаньон.

Белый карлик начинает «питаться» её веществом и буквально оттягивает материю на себя. Именно это делает такие системы яркими и переменными: вещество перетекает с одной звезды на другую и образует аккреционный диск.

Иногда такое взаимодействие вызывает яркие вспышки или изменения блеска системы, и это уже можно заметить даже с огромных расстояний.

Именно поэтому их называют «катаклизмическими».

Так что же всё-таки нашли?

Теперь к сути дела: учёные Казанского университета обнаружили четыре такие двойные системы, причём на расстоянии от 616 до 1934 световых лет от Земли.

Важно даже само не расстояние, а то, как находят такие системы. Команда под руководством молодого учёного Ильхама Галиуллина использовала данные сразу трёх мощнейших инструментов: рентгеновской обсерватории Chandra, оптического телескопа Gaia и системы Zwicky Transient Facility (ZTF), которая следит за переменными объектами.

А дальше — буквально как искать иголку в стоге сена. Среди 26 тысяч объектов в каталоге пришлось выискивать тех, кто подходит под критерии катаклизмических переменных. В итоге нашли 10 кандидатов, из которых четыре подтвердились после дополнительных наблюдений.

Для этого учёные подключили два гигантских телескопа: один находится в обсерватории Кека на Гавайях, другой — в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Вот тут возникает логичный вопрос: «Ну ладно, нашли какие-то звёзды, а нам-то что?» Астрофизики отвечают: исследование таких систем — ключ к пониманию того, как вообще эволюционируют звёзды.

Катаклизмические переменные выступают как некие космические лаборатории. Они позволяют изучать, как работает аккреция (это процесс, когда вещество перетекает с одного объекта на другой), понять, что будет с нашей галактикой через миллионы лет, и даже ответить на вопросы о гравитационных волнах.

Когда белый карлик ворует вещество у своего соседа, мы можем изучать взаимодействие материи в экстремальных условиях. Также можно понять, как магнитные поля влияют на движение вещества и что происходит перед коллапсом звезды, который может закончиться вспышкой сверхновой.

Кроме того, катаклизмические переменные связаны с одним из самых загадочных феноменов — термоядерными взрывами на поверхности белых карликов. Такие вспышки могут рассказать многое о химическом составе звёзд и механизмах передачи энергии в космосе.

К тому же, учёные выяснили, что из четырёх открытых систем две относятся к редкому типу поляров. Это такие системы, где вещество из звезды-компаньона перетекает на белый карлик вдоль силовых линий его магнитного поля.

Ещё одна система оказалась немагнитной: в таких случаях вокруг белого карлика образуется полноценный аккреционный диск.

Четвёртая же звезда относится к так называемым LARP — поляр с низким темпом аккреции. Эти ребята весьма редки и особенно интересны для учёных.

Другие звёздные системы

А что, если космос может предложить не только двойные звёзды? И вот вам несколько примеров:

• Кратные системы. Это когда звёзд больше двух, например, система Альфа Центавра включает сразу три светила, а Ню Скорпиона — аж целых семь.

• Контактные двойные системы. Это такие пары, где звёзды расположены настолько близко, что их внешние оболочки буквально соприкасаются. Получается что-то вроде сиамских близнецов.

• Симбиотические системы. Здесь одна из звёзд — красный гигант, а вторая — белый карлик. Тут гигант делится своей массой с более плотным белым карликом.

А ещё есть такая звезда, как V Sagittae. Она так быстро набирает массу от своей компаньонки, что астрономы прогнозируют взрыв этой системы в виде сверхновой через несколько тысяч лет. При этом яркость вспышки, вероятно, будет видна даже днём с Земли!

Как астрономы всё это находят?

Вернёмся к открытиям команды из КФУ. Почему подобные находки — не просто дело случая? Ответ — в технологиях и упорной работе.

Технологии вроде Chandra и Gaia звучат впечатляюще, но за каждой находкой стоят тысячи часов работы. Астрономы исследуют огромные массивы данных, а иногда — буквально по крупицам восстанавливают картину.

Сначала группа учёных ознакомилась с данными из огромных каталогов рентгеновских и оптических наблюдений, затем использовались телескопы, которые работали на волнах разной длины — чтобы учесть максимально широкий спектр излучения от звёзд.

Дальше исследователи анализировали физические характеристики каждого объекта: например, их интересовало, меняет ли звезда свою яркость, так как это часто указывает на взаимодействие в двойной системе.

Мы анализировали архивные данные космической рентгеновской обсерватории Chandra. Опыт подобной работы я получил год назад при прохождении летней практики в нашей молодежной лаборатории. Хочется отметить, что быть частью международного проекта — это большая ответственность.

После отбора кандидатов учёные приступили к наблюдениям на мощных наземных телескопах. Здесь важна точность: нужно было получить оптические спектры, чтобы подтвердить, что перед нами именно катаклизмическая переменная.

Что дальше?

Катаклизмические переменные — это только начало. Исследователи уверены, что такие объекты найдутся ещё, а новые технологии позволят изучать их с ещё большей точностью. Возможно, однажды мы даже сможем моделировать процессы внутри аккреционных дисков или заглядывать под оболочку белых карликов.

Да и вообще это — отличный пример того, как региональный вуз может стать частью глобальной научной экосистемы: учёные сотрудничают с международными обсерваториями, участвуют в крупнейших научных проектах и активно вовлекают студентов.

Результаты кстати, опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics — кому интересны научные подробности, милости просим.

Ну а для нас, простых смертных, такие открытия — напоминание о том, насколько сложен и красив космос. Ведь это всё — не просто чёрное полотно с огоньками, а сложная, живая система.

Такие дела.