5.4K
Астрономы нашли звезду, которая «подхлестывает» черную дыру примерно дважды в час. Это самый близкий танец черной дыры и звезды-компаньона из когда-либо обнаруженных. Открытие сделано с использованием рентгеновской обсерватории NASA «Chandra», а также NASA «NuSTAR» и австралийского компактного массива радиотелескопов ATCA.
Бинарная система находится в шаровом скоплении 47 Тукана, плотном скоплении звезд в Млечном Пути на расстоянии 14 800 световых лет от Земли. Астрономы наблюдали систему X9 в течение многих лет, но только в 2015 году радионаблюдения ATCA показали, что пара, вероятно, содержит черную дыру, перетягивающую материал с белого карлика, звезды низкой массы, которая исчерпала большинство ядерного топлива.
Новые данные «Chandra» о системе X9 показывают, что она изменяется в рентгеновской яркости каждые 28 минут, что, вероятно, является временем, которое требуется спутнику для одного оборота вокруг черной дыры. Данные также свидетельствуют о большом количестве кислорода в системе, что характерно для звезд этого типа. Астрономы сделали вывод, что звезда-компаньон – белый карлик, который вращается вокруг черной дыры на удалении, в 2,5 раза превышающем расстояние между Землей и Луной.
«Этот белый карлик настолько близок к черной дыре, что материал отрывается от звезды и падает на диск материи вокруг черной дыры, прежде чем попасть внутрь. К счастью для этой звезды, мы не думаем, что она пойдет по пути забвения и упадет на черную дыру, а вместо этого останется на орбите», – сказал первый автор статьи Араш Барамян из Университета Альберты в Эдмонтоне (Канада) и Мичиганского государственного университета в Ист-Лансинге (США).
Хотя белый карлик, кажется, не рискует упасть или расстаться с черной дырой, его судьба неясна. В конечном итоге со звезды может быть вырвано столько материи, что у нее останется масса планеты, и однажды она все-таки испарится.
Как черная дыра получила такого близкого соседа? Один из вариантов заключается в том, что она врезалась в красную гигантскую звезду, а затем газ из внешних областей светила был вытолкнут из системы. Оставшееся ядро красного гиганта сформировало белый карлик, который стал компаньоном для черной дыры. Орбита постепенно уменьшалась по мере того, как испускались гравитационные волны, пока черная дыра не начала вытягивать материал из спутника.
Гравитационные волны, производимые бинарными средами, имеют слишком низкую частоту, чтобы их можно было обнаружить с помощью коллаборации LIGO, которая зафиксировала гравитационные волны от слияния черных дыр. Источники, такие как X9, потенциально могут быть обнаружены будущими гравитационно-волновыми космическими обсерваториями.
Альтернативное объяснение состоит в том, что белый карлик связан с нейтронной звездой, а не с черной дырой. В этом сценарии нейтронная звезда вращается быстрее, поскольку она тянет материал от звезды-компаньона через диск. Такой процесс может привести к тому, что нейтронная звезда оборачивается вокруг своей оси тысячи раз каждую секунду. Несколько таких объектов, называемых переходными миллисекундными пульсарами, наблюдались в конце фазы спиннинга. Тем не менее, авторы не склоняются к этой возможности, поскольку переходные миллисекундные пульсары обладают свойствами, не наблюдаемыми в X9, такими как крайняя изменчивость на рентгеновских и радиоволнах. Однако они не могут наверняка опровергнуть это объяснение.
«Мы собираемся наблюдать за этой двоичной системой в будущем, поскольку пока мы мало знаем о том, как должна вести себя такая экстремальная среда», – сообщил соавтор исследования Влад Тюдор из Университета Кертина и Международного центра радиоастрономических исследований в Перте (Австралия).
Статья, описывающая эти результаты, принята к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.