Астрономи за допомогою 1,5-метрового телескопа SMARTS відкрили подвійну зоряну систему, що є однією-єдиною серед десяти мільярдів зір.
Астрономи, використавши спостережні дані від 1,5-метрового телескопа SMARTS Міжамериканської обсерваторії Серро Тололо (CerroTololoInter-American Observatory, CTIO), що працює за програмою NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) Національного наукового фонду США, уперше підтвердили виявлення зоряної системи, яка одного дня утворить кілонову — надпотужний вибух, спричинений злиттям нейтронних зір. Ці системи так феноменально рідкісні, що, як вважають науковці, існує лише близько 10 таких систем у всьому Молочному Шляху.
Ця незвичайна система, відома як CPD-29 2176, міститься на відстані приблизно 11400 світлових років від Землі. Вперше її виявили за допомогою космічної обсерваторії Ніла Герельса «Свіфт» (Neil Gehrels Swift Observatory) NASA. Пізніші спостереження за допомогою 1,5-метрового телескопа SMARTS дозволили астрономам визначити орбітальні характеристики та типи зір, які складають цю систему. Нейтронну зорю, що виникла внаслідок спалаху зорі-попередниці без оболонки (в нейтронну зорю колапсувало тільки яро зорі, бо зовнішню оболонку вона втратила раніше — Ред.) в явищі наднової, та масивну зірку, яка обертається навколо неї на малій відстані. Ця зоря ось-ось загине через спалах наднової такого ж типу, як і її супутниця.
Наднова без оболонки — це вибух масивної зорі, яка втратила більшу частину зовнішньої атмосфери через взаємодію із зорею-компаньйоном. Цьому класу наднових не вистачає вибухової сили традиційної наднової, яка б «викинула» сусідню зорю-супутника із системи.
«Нинішня нейтронна зоря мала б сформуватися так, щоб це не призвело до викиду її супутника із системи. Наднова, що є колапсом ядра зорі без оболонки, — це найкраще пояснення того, чому ці зорі-компаньйони містяться на такій тісній орбіті», — сказав Ноель Д. Річардсон (Noel D. Richardson) з Авіаційного університету Ембрі-Рідл і провідний автор статті в Nature. «Щоб колись створити кілонову, інша зоря також має вибухнути як наднова, спричинена колапсом ядра зорі без оболонки, щоб дві нейтронні зірки могли врешті-решт зіткнутися та злитися».
Ця інфографіка ілюструє еволюцію зоряної системи CPD-29 2176, першої підтвердженої попередниці кілонової. Етап 1: існує подвійна зоряна система з масивних блакитних зір. Етап 2: більша з двох зір наближається до кінця свого життя. На третьому етапі менша з двох зір перетягує речовину від свого більшого супутника, позбавляючи його значної частини зовнішньої атмосфери. Етап 4: більша зоря вибухає як наднова, спричинена колапсом ядра зорі без оболонки, тобто не так сильно, ніж це відбувається у випадку звичайної чи класичної наднової. На стадії 5, яку тепер спостерігають астрономи, нейтронна зоря, що утворилася внаслідок явища попередньої наднової, починає перетягати речовину від свого супутника, змінюючи ситуацію у подвійній парі. На 7-му етапі, коли зоря-компаньйон втратить більшу частину зовнішньої атмосфери, вона також зазнає спалаху наднової. Цей етап відбудеться приблизно через мільйон років. Етап 7: тепер близько одна від одної існують дві нейтронні зорі там, де колись були дві масивні зірки. Етап 8: дві нейтронні зорі наближаються одна до одної по спіралі, віддаючи свою орбітальну енергію у вигляді слабкого гравітаційного випромінювання. Етап 9: останній етап цієї системи, коли нейтронні зорі стикаються і спричиняють потужну кілонову — явище, у процесі якого в нашому всесвіті виникають важкі елементи. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Окрім виявлення неймовірно рідкісної космічної дивини, пошук і вивчення таких систем-попередників кілонових може допомогти астрономам розгадати таємницю формування кілонових, а також пролити світло на походження найважчих елементів у Всесвіті.
«Тривалий час астрономи міркували над тим, які умови могли б зрештою привести до появи кілонової», — сказав астроном і співавтор NOIRLab Андре-Ніколя Шене (André-Nicolas Chené). «Ці нові результати показують, що принаймні в деяких випадках дві нейтронні зорі-сестри можуть зливатися, коли одна із них виникла у процесі вибуху не класичної наднової».
Однак утворення такої незвичайної системи є тривалим і малоймовірним процесом. «Ми знаємо, що Молочний Шлях містить принаймні 100 мільярдів зір і, ймовірно, ще сотні мільярдів. Ця дивовижна подвійна система, по суті, є однією на десять мільярдів», — сказав Шене. «До нашого дослідження колеги вважали, що в спіральній галактиці, як Молочний Шлях, мають існувати лише одна або дві такі системи».
Хоча ця система має всі параметри для того, щоб зрештою утворити кілонову, майбутні астрономи мають вивчити цю подію. Знадобиться принаймні мільйон років, щоб масивна зоря закінчила своє життя потужним вибухом наднової та залишила після себе другу нейтронну зорю. Цей новий залишок зорі та вже наявна нейтронна зоря мають поступово розпочати космічний «танець», повільно втрачаючи свою орбітальну енергію через випромінювання гравітаційних хвиль.
Коли вони врешті-решт зіллються, вибух кілонової спричинить набагато потужніші гравітаційні хвилі та залишить після себе велику кількість важких елементів, серед яких срібло та золото.
«Ця система показує, що деякі нейтронні зорі утворюються у прцесі спалаху не надто потужної наднової», — підсумував Річардсон. «Оскільки ми розуміємо зростання популяції таких систем, як CPD-29 2176, ми отримаємо уявлення про те, якою спокійною може бути смерть деяких зір і чи можуть ці зорі загинути без появи традиційних наднових».
За інф. з сайту https://noirlab.edu підготував Іван Крячко
