№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Вспышка микроновой: открыт новый тип звездного взрыва

Фото: ESO / M. Kornmesser, L. Calçada

Про новую и суперновую мы знаем, а вот микроновую учёные открыли впервые.

Новый тип звездного взрыва присущ белым карликам, которые активно поглощают материал из близкого к себе компаньона. Накопление материала на белом карлике приводит к локализованному термоядерному взрыву – микроновой.

По словам астрономов, такие взрывы сжигают от десятков до сотен квинтиллионов килограммов звездного материала за несколько часов. Это равно примерно одной тысячной массы Луны.

«Мы впервые обнаружили и идентифицировали то, что назвали микроновой. Это явление бросает вызов нашему пониманию того, как происходят термоядерные взрывы в звездах. Мы думали, что знаем о них всё, но это открытие предполагает совершенно новый механизм их происхождения», – Саймон Скаринги, астрофизик из Даремского университета в Великобритании.

Белыми карликами называют «мертвые звезды», от которых осталось только коллапсированное ядро после того, как звезда главной последовательности израсходовала топливо и выбросила свой внешний материал. Другие объекты этого типа, принадлежащие к разным классам масс, включают нейтронные звезды и черные дыры.

Это разрушенное ядро ​​очень плотное. Белые карлики имеют массу, в 1,4 раза превышающую массу Солнца, и упакованы в сферу размером с Землю. Многие из них можно найти в бинарных системах. В некоторых редких случаях – в Млечном Пути их было идентифицировано около 10 – двойные системы располагаются достаточно близко, чтобы белый карлик отрывал материал от компаньона. Такой класс объектов получил название рекуррентная новая.

Когда две звезды вращаются друг вокруг друга, материал (в основном водород) выкачивается из компаньона меньшим, более плотным и массивным белым карликом. Этот водород скапливается на поверхности белого карлика и нагревается. В какой-то момент масса становится настолько большой, что давления и температуры на дне слоя достаточно, чтобы вызвать мощный термоядерный взрыв, который выбрасывает излишки материала в космос. Это так называемая новая.

Скаринги и его команда обнаружили, что микроновая подобна уменьшенной версии этого взрыва. Исследователи впервые идентифицировали белый карлик, излучающий микроновую, благодаря данным телескопа для поиска экзопланет TESS. Инструменты этого телескопа оптимизированы для обнаружения очень малых изменений яркости звезд с вращающимися вокруг экзопланетами.

В данных TESS команда обнаружила микроновые, увидев вспышку света от белого карлика, а не затемнение, вызванное проходом экзопланеты. Это побудило к поиску подобных событий у других белых карликов. Всего они обнаружили три вспышки – третья из которых после дополнительных наблюдений привела к открытию ранее неизвестного белого карлика.

Такие вспышки были слишком малы, чтобы быть новой звездой, поэтому команда приступила к поиску сценария, который мог бы объяснить эти данные. Они пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением были взрывы, которые можно назвать микроновыми.

Когда белый карлик с мощным магнитным полем находится в тесной двойной звездной системе, он может выкачивать материал из своего компаньона. Магнитное поле направляет этот материал к полюсам белого карлика, где он накапливается, вызывая в конечном итоге вспышку, подобную (но меньшего масштаба), чем типичная новая звезда белого карлика.

«Впервые мы увидели, что синтез водорода также может происходить локально. Водородное топливо может содержаться в основании магнитных полюсов некоторых белых карликов, так что синтез происходит только на этих магнитных полюсах, вызывая взрыв микроновой», – Пол Гроот, астроном из Университета Радбауд в Нидерландах.

Находка может решить многолетнюю загадку, над которой бились астрономы. Один из белых карликов в двойной системе TV Columbae наблюдался с похожими вспышками в течение последних 40 лет. Подобные всплески также были зарегистрированы на других сильно намагниченных белых карликах на протяжении многих лет. Вполне вероятно, что эти вспышки также являлись микроновыми. 

Это открытие предполагает, что всплески могут быть довольно частыми, но астрономам потребуется собрать больше наблюдений, чтобы лучше понять их.

«Всё это показывает, насколько динамична Вселенная. Такие события на самом деле могут быть довольно распространенными, но из-за того, что они происходят так быстро, их трудно поймать в действии», – объясняет Скаринги.