Годами астрономы ломали голову над странными сигналами из глубин космоса. Они вспыхивают в радиодиапазоне, потом надолго затихают и возвращаются через минуты или даже часы. Такие объекты назвали долгопериодическими радио-транзиентами. Их известно всего около десятка, и до недавнего времени никто не понимал, что именно их порождает.
Теперь одна из этих загадок решена. Источник сигнала — не одиночная вращающаяся нейтронная звезда, как предполагали раньше, а тесная пара звёзд, где одна буквально «съедает» вещество другой.
Что такое долгопериодические радио-транзиенты
Эти сигналы отличаются от привычных быстрых радиовсплесков или пульсаров. Они повторяются с периодом от нескольких минут до часа, а иногда и дольше. Обычные пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звёзды — дают очень точные и быстрые импульсы. А здесь пауза между вспышками слишком длинная. Теоретически звезда, вращающаяся так медленно, вообще не должна производить радиоволны.
Это противоречие и заставило учёных искать альтернативные объяснения.
Как поймали источник сигнала
Докторант Университета Сиднея Кови Роуз (Kovi Rose) искал в данных радиосъёмки необычные источники поляризованного излучения. Обзор проводился на австралийском радиотелескопе ASKAP, принадлежащем национальному научному агентству CSIRO. Один из обнаруженных объектов не совпадал ни с одним известным типом.
Более детальное изучение показало, что это не одна звезда, а двойная система, получившая обозначение ASKAP J1745-5051. По характеристикам излучения она оказалась катаклизмической переменной — тесной парой, где белый карлик активно аккрецирует (поглощает) вещество со своего компаньона.
Что происходит в этой звёздной системе
Белый карлик — это плотный остаток звезды, по размеру сравнимый с Землёй, но по массе почти равный Солнцу. Его компаньон — красный карлик, небольшая и относительно холодная звезда массой около одной десятой солнечной.
Две звезды находятся так близко, что полный оборот вокруг общего центра масс занимает всего 1,4 часа. Астрономы измерили этот период по доплеровскому смещению спектральных линий — они то приближаются к Земле, то удаляются, в точном соответствии с ритмом радиовсплесков.
Вещество, вырванное с поверхности красного карлика, закручивается в аккреционный диск и падает на белый карлик. При этом оно сильно разогревается и излучает в рентгеновском диапазоне. Космические телескопы зафиксировали, что рентгеновское излучение меняется более чем в десять раз в зависимости от фазы орбиты — прямое доказательство процесса аккреции.
Откуда берутся радио-всплески
Радиосигналы возникают не там, где падает вещество, а в области, где сталкиваются магнитные поля двух звёзд и «захватывают» потоки газа между ними. Интересно, что пики радио- и рентгеновского излучения приходятся на разные моменты орбиты.
Ещё одна уникальная деталь — тонкая полосчатая структура сигнала, которая дрейфует по частоте. Подобный рисунок раньше наблюдали только в радиосигналах Юпитера и его спутника Ио, когда радиоволны проходят сквозь облако заряженных частиц. Здесь таким «облаком» служит поток вещества, текущий с красного карлика на белый.
Сигнал также периодически полностью исчезает на несколько часов — поведение, характерное именно для аккрецирующих белых карликов.
Почему это важно
Раньше главным подозреваемым считали нейтронную звезду. Но медленно вращающаяся нейтронная звезда не должна генерировать такие импульсы. Теперь у учёных есть конкретный, хорошо изученный пример, где всё сходится: двойная система, точный орбитальный период, рентгеновское излучение от аккреции и характерный радио-сигнал.
Это открытие помогает классифицировать остальные долгопериодические радио-транзиенты. Сравнивая новые сигналы с этим «эталонным» случаем, астрономы смогут понять, какие из них порождаются похожими двойными системами, а какие — чем-то другим.
Кроме того, такие системы позволяют изучать физику экстремальных условий — сильные магнитные поля, аккрецию вещества и взаимодействие звёзд — в масштабах, недоступных земным лабораториям.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
