Затемнення двійкових зіркових систем відносно поширені у нашому Всесвіті. Для випадкового спостерігача ці системи виглядають як єдина зірка, але насправді складаються з двох зірок, що орбітують близько. Дослідження цих систем пропонує астрономам можливість безпосередньо вимірювати основні властивості (тобто маси та радіуси) цих систем відповідно до зоряних компонентів.
Нещодавно команда бразильських астрономів спостерігала рідкісне видовище Чумацького Шляху - затьмарене бінарне, що складається з білого карлика та коричневого гнома низької маси. Ще більш незвичним було те, що життєвий цикл білого карлика, здавалося, був передчасно розірваний його супутником коричневого карлика, що спричинило його ранню смерть, повільно відсипаючи матеріал і «голодуючи» до смерті.
Нещодавно було опубліковано дослідження, в якому детально описували їхні висновки під назвою «HS 2231 + 2441: система HW Vir, складена білим карликом низької маси та коричневим карликом». Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства. Команду очолював Леонардо Андраде де Альмейда, докторантура з Інституту астрономії, геофізики та атмосфери Сан-Паоло (IAG-USP), а також члени Національного інституту космічних досліджень (MCTIC) та Державний університет Фейра-де-Сантана.
Заради свого дослідження команда проводила спостереження за бінарною системою зірок між 2005 та 2013 роками за допомогою обсерваторії Піко дос Діас у Бразилії. Потім ці дані поєднувалися з інформацією з телескопа Вільяма Гершеля, який знаходиться в обсерваторії дель Роке де лос Мухачос на острові Ла Пальма. Ця система, відома як HS 2231 + 2441, складається з білої карликової зірки та коричневого супутника-карлика.
Білі карлики, які є завершальною стадією проміжних або низькомасових зірок, - це по суті те, що залишається після того, як зірка вичерпала водневе та гелієве паливо та здула його зовнішні шари. Коричневий карлик, з іншого боку, - це підзоряний об'єкт, який має масу, яка розміщує його між зіркою та планетою. Пошук двійкової системи, що складається з обох об’єктів разом, в одній системі - це те, що астрономи не бачать щодня.
Як пояснив Леонардо Андраде де Альмейда у прес-релізі FAPESP, «Цей тип бінарних малих мас є досить рідким. На сьогодні спостерігали лише кілька десятків ».
Ця двійкова пара складається з білого карлика, який становить від двадцяти до тридцяти відсотків від маси Сонця - 28 500 К (28 227 ° С; 50 840 ° F), в той час як бурий карлик приблизно в 34-36 разів більший за Юпітера. Це робить HS 2231 + 2441 найменш масовою двійковою системою затемнення, вивченою на сьогоднішній день.
У минулому первинна (білий карлик) була нормальною зіркою, яка розвивалася швидше, ніж її супутник, оскільки була більш масивною. Після того, як воно вичерпало водневе паливо, воно сформувало ядро, що спалює гелій. У цей момент зірка була на шляху до того, щоб стати червоним гігантом, що відбувається, коли зірки, схожі на Сонця, вийдуть із своєї основної фази послідовності. Для цього було б характерне масштабне розширення, діаметр якого перевищував 150 млн км (93,2 млн миль).
У цей момент Альмейда та його колеги дійшли висновку, що вона почала гравітаційно взаємодіяти зі своїм вторинним (коричневим карликом). Тим часом коричневий карлик почав приваблюватись і поглинатись атмосферою первинного (тобто його огортанням), що спричинило втрату орбітальної кутової імпульсу. Врешті-решт, потужна сила притягання перевищила гравітаційну силу, утримуючи оболонку, прив’язану до своєї зірки.
Як тільки це сталося, зовнішні шари первинної зірки почали зніматися, оголюючи її серцевина гелію і надсилаючи величезну кількість речовини коричневому карликові. Через цю втрату маси залишок фактично помер, ставши білим карликом. Потім коричневий карлик розпочав обхід свого первинного білого карлика з коротким орбітальним періодом всього три години. Як пояснила Альмейда:
"Ця передача маси від більш масивної зірки, первинного об'єкта, до її супутника, який є вторинним об'єктом, була надзвичайно жорстокою і нестабільною, і вона тривала недовго ... Вторинний об'єкт, який зараз є коричневим карликом, повинен також придбали якусь справу, коли вона поділилася конвертю з основним об'єктом, але недостатньо, щоб стати новою зіркою. "
Ця ситуація схожа на те, що астрономи помітили минулого літа під час вивчення бінарної системи зірок, відомої як WD 1202-024. Тут також було виявлено супутника коричневого карлика, який вийшов навколо орбіти білого карлика. Більше того, команда, відповідальна за відкриття, зазначила, що коричневий карлик, швидше за все, наблизився до білого карлика, коли він вступив у фазу Червоної гігантської гілки (RGB).
У цей момент коричневий карлик позбавив первинну частину своєї атмосфери, оголивши ядро білого карлика. Так само взаємодія первинного з коричневим карликовим супутником спричинило передчасну зоряну смерть. Те, що два такі відкриття відбулися за короткий проміжок часу, є досить випадковим. Враховуючи вік Всесвіту (якому приблизно 13,8 мільярдів років), мертві об’єкти можуть утворюватися лише у бінарних системах.
Тільки в Чумацькому Шляху близько 50% зірок низької маси існує як частина бінарної системи, тоді як зірки високої маси існують майже виключно у двійкових парах. У цих випадках приблизно три чверті будуть певним чином взаємодіяти з супутником - обмінюючись масою, прискорюючи їх обертання і врешті-решт об'єднуючись.
Як зазначила Альмейда, вивчення цієї бінарної системи та подібних їй може серйозно допомогти астрономам зрозуміти, як утворюються гарячі, компактні предмети, як білі карлики. "Бінарні системи пропонують прямий спосіб вимірювання головного параметра зірки, її маси," сказав він. "Ось чому бінарні системи мають вирішальне значення для нашого розуміння життєвого циклу зірок".
Лише за останні роки було виявлено білосніжних білих карликових зірок. Пошук бінарних систем, де вони співіснують із коричневими карликами - по суті, зірваними зірками - ще одна рідкість. Але з кожним новим відкриттям збільшуються можливості для вивчення кола можливостей у нашому Всесвіті.
