Спалах зірки привернув увагу астрономів до нової загадкової системи в 3000 світлових років від Землі. Зоряна система, мабуть, являє собою нову «подвійну чорну вдову» - нейтронну зірку (або пульсар), яка обертається і повільно поглинає меншу зірку-компаньйон, як її тезка-павук робить зі своїм партнером.
Астрономам відомо близько двох десятків подвійних чорних вдів у Чумацькому Шляху. Цей новітній кандидат, названий ZTF J1406 + 1222, має найкоротший орбітальний період з коли-небудь ідентифікованих: пульсар і зірка-компаньйон звертаються один навколо одного кожні 62 хвилини.
Система унікальна тим, що в ній знаходиться третя, далеко розташована зірка, яка звертається навколо двох внутрішніх зірок кожні 10 000 років.
Така ймовірна потрійна чорна вдова викликає питання про те, як могла сформуватися така система. Ґрунтуючись на своїх спостереженнях, астрономи пропонує історію походження: як і у випадку з більшістю подвійних чорних вдів, потрійна система, ймовірно, виникла зі щільного сузір'я старих зірок, відомого як шарове скупчення.
Це конкретне скупчення могло дрейфувати в центр Чумацького Шляху, де гравітації центральної чорної діри було достатньо, щоб розірвати скупчення на частини, залишивши потрійну чорну вдову недоторканою. Ця система, ймовірно, парить у Чумацькому Шляху довше, ніж існує Сонце.
Дослідники використовували новий підхід для виявлення потрійної системи. У той час як більшість подвійних чорних вдів виявляються за гама- і рентгенівським випромінюванням, що випускається центральним пульсаром, команда використовувала видиме світло і, зокрема, спалах від зірки-компаньйона бінарної системи, щоб виявити ZTF J1406 + 1222.
День і ніч
Подвійні системи типу «чорна вдова» харчуються від пульсарів - нейтронних зірок, що швидко обертаються, які являють собою зіпсовані ядра масивних зірок. Пульсари мають дуже швидкий період обертання, обертаючись кожні кілька мілісекунд і випускаючи при цьому спалахи високоенергетичного гам- і рентгенівського випромінювання.
Зазвичай пульсари сповільнюють обертання і швидко вмирають, оскільки спалюють величезну кількість енергії. Але час від часу зірка, що проходить, може дати пульсару нове життя.
Коли зірка наближається, гравітація пульсара відриває матеріал від зірки, що дає нову енергію для обертання пульсара. Потім відроджений пульсар починає повторно випромінювати енергію, яка ще більше впливає на зірку і в кінцевому підсумку руйнує її.
«Ці системи називають чорними вдовами через те, що пульсар ніби поглинає те, що його відродило, точно так само, як павук з'їдає свою половинку», - кажуть вчені.
Кожна подвійна чорна вдова на сьогоднішній день була виявлена за допомогою гамма-спалахів і рентгенівських спалахів пульсара. У випадку з ZTF J1406 + 1222 вчені виявили її завдяки оптичному спалаху зірки-компаньйона.
Виявляється, денний бік зірки-компаньйона - сторона, постійно звернена до пульсара, - може бути у багато разів гарячіше, ніж її нічна сторона, через постійне високоенергетичне випромінювання, яке зірка отримує від пульсара.
Вчені задумалися, що замість того, щоб шукати пульсар безпосередньо, спробувати пошукати зірку, на яку він впливає. Якби астрономи спостерігали зірку, яскравість якої періодично сильно змінювалася, це було б сильним сигналом того, що вона знаходиться в подвійній системі з пульсаром.
Зоряний рух
Щоб перевірити цю теорію, астрономи переглянули оптичні дані, отримані обсерваторією Zwicky Transient Facility, яка робить ширококутні зображення нічного неба.
Команда вивчила яскравість зірок, щоб побачити, чи різко вона змінилася на часовій шкалі близько години або менше - ознаки, що вказують на присутність зірки-компаньйона, що обертається навколо пульсара.
Вони помітили зірку, яскравість якої змінювалася в 13 раз кожні 62 хвилини, що вказує на те, що вона, ймовірно, була частиною нової подвійної системи чорної вдови, яку вони назвали ZTF J1406 + 1222.
Астрономи шукали зірку в спостереженнях, зроблених Gaia, космічним телескопом Європейського космічного агентства, який проводить точні вимірювання положення і руху зірок у небі.
Озираючись назад на вимірювання зірки, зроблені за допомогою Sloan Digital Sky Survey, команда виявила, що за подвійною чорною вдовою слідує ще одна далека зірка. Судячи з їхніх розрахунків, ця третя зірка буде обертатися навколо внутрішньої подвійної системи кожні 10 000 років.
Цікаво, що астрономи не виявили безпосередньо гам- або рентгенівське випромінювання пульсара в подвійній системі, що є типовим способом підтвердження чорних вдів. Таким чином, ZTF J1406 + 1222 вважається подвійним кандидатом на чорну вдову, що команда сподівається підтвердити майбутніми спостереженнями.
«Єдине, що ми знаємо напевно, це те, що ми бачимо зірку, денна сторона якої набагато гарячіша нічної, і яка звертається навколо чогось кожні 62 хвилини», - кажуть дослідники. "Здається, все вказує на те, що це подвійна чорна вдова. Але в ній є кілька дивних речей, так що, можливо, це щось абсолютно нове ".
Вчені планує продовжити спостереження за новою системою, а також застосувати оптичну техніку для освітлення більшої кількості нейтронних зірок і чорних вдів.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.
