Астрономите откриват рядка двоична “черна вдовица” с най-късата орбита досега


пулсар

Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain

Мигането на близка звезда привлече астрономите от MIT към нова и мистериозна система на 3000 светлинни години от Земята. Звездната странност изглежда е нова „двоична черна вдовица“ – бързо въртяща се неутронна звезда или пулсар, която кръжи и бавно поглъща по-малка придружителна звезда, както нейният съименник паякообразен прави на своята половинка.

Астрономите знаят за около две дузини Черна вдовица двоични в Млечния път. Този най-нов кандидат, наречен ZTF J1406+1222, има най-краткия орбитален период, идентифициран досега, с пулсара и придружител звезда обикалят един друг на всеки 62 минути. Системата е уникална с това, че изглежда е домакин на трета, отдалечена звезда, която обикаля около двете вътрешни звезди на всеки 10 000 години.

Тази вероятно тройна черна вдовица повдига въпроси за това как е могла да се формира такава система. Въз основа на своите наблюдения екипът на MIT предлага история за произхода: Както при повечето двоични системи на черна вдовица, тройната система вероятно е възникнала от гъсто съзвездие от стари звезди, известни като кълбовиден куп. Този конкретен клъстер може да се е понесъл в центъра на Млечния път, където гравитацията на централната черна дупка е била достатъчна, за да разкъса клъстера, като оставя тройната черна вдовица непокътната.

„Това е сложен сценарий за раждане“, казва Кевин Бърдж, докторант на Pappalardo в катедрата по физика на Масачузетския технологичен институт. „Тази система вероятно е плавала в Млечния път по-дълго, отколкото слънцето е наоколо.“

Бърдж е автор на изследване, което се появява в природата който подробно описва откритието на екипа. Изследователите са използвали нов подход за откриване на тройната система. Докато повечето бинарни записи на черна вдовица се откриват чрез гама и рентгеново лъчение, излъчвано от централния пулсар, екипът използва Видима светлинаи по-специално мигането от придружаващата звезда на двоичния файл, за откриване на ZTF J1406+1222.

„Тази система е наистина уникална, що се отнася до черните вдовици, защото я намерихме с видима светлина и заради широкия й спътник и факта, че идва от галактическия център“, казва Бърдж. “Все още има много неща, които не разбираме по въпроса. Но имаме нов начин да търсим тези системи в небето.”

Съавторите на изследването са сътрудници от множество институции, включително Университета на Уоруик, Калтех, Университета на Вашингтон, Университета Макгил и Университета на Мериленд.

Ден и нощ

Двоичните файлове на Черната вдовица се захранват от пулсари – бързо въртящи се неутронни звезди това са колапсираните ядра на масивни звезди. Пулсарите имат главозамайващ период на въртене, като се въртят на всеки няколко милисекунди и излъчват проблясъци на високоенергийни гама и рентгенови лъчи в процеса.

Обикновено пулсарите се въртят надолу и бързо умират, тъй като изгарят огромно количество енергия. Но от време на време преминаваща звезда може да даде нов живот на пулсар. Когато звезда се приближи, гравитацията на пулсара издърпва материал от звездата, което осигурява нова енергия за завъртане на пулсара обратно. След това “рециклираният” пулсар започва да преизлъчва енергия, която допълнително разгражда звездата и в крайна сметка я унищожава.

„Тези системи се наричат ​​черни вдовици, защото пулсарът поглъща нещо, което го е рециклирало, точно както паякът изяжда своята половинка“, казва Бърдж.

Всяка двоична черна вдовица досега е била открита чрез гама и рентгенови светкавици от пулсара. За първи път Бърдж се натъкна на ZTF J1406+1222 чрез оптично мигане на придружаващата звезда.

Оказва се, че дневната страна на придружаващата звезда – страната, която е постоянно обърната към пулсара – може да бъде много пъти по-гореща от нощната й страна, поради постоянното високоенергийно излъчване, което получава от пулсара.

„Мислех си, че вместо да търсите директно пулсара, опитайте да потърсите звездата, която готви“, обяснява Бърдж.

Той разсъждава, че ако астрономите наблюдават звезда, чиято яркост се променя периодично с огромно количество, това би било силен сигнал, че е в двоична система с пулсар.

Движение на звезда

За да тестват тази теория, Бърдж и колегите му прегледаха оптични данни, взети от Zwicky Transient Facility, обсерватория, базирана в Калифорния, която прави широкообхватни изображения на нощното небе. Екипът изучава яркостта на звездите, за да види дали някоя се променя драстично с коефициент 10 или повече, във времеви мащаб от около час или по-малко – признаци, които показват наличието на придружителна звезда, обикаляща плътно около пулсар.

Екипът успя да избере дузината известни двоични файлове на черна вдовица, потвърждавайки точността на новия метод. След това те забелязаха звезда, чиято яркост се променя с коефициент 13, на всеки 62 минути, което показва, че вероятно е част от нов двоичен файл на черна вдовица, който те обозначават ZTF J1406+1222.

Те погледнаха нагоре към звездата в наблюденията, направени от Gaia, a космически телескоп управлявана от Европейската космическа агенция, която поддържа точни измервания на позицията и движението на звездите в небето. Поглеждайки назад през десетилетия стари измервания на звездата от проучването на Sloan Digital Sky, екипът установи, че двоичният файл е бил следен от друга далечна звезда. Съдейки по техните изчисления, изглежда, че тази трета звезда обикаля около вътрешната двоична система на всеки 10 000 години.

Любопитното е, че астрономите не са открили директно гама или рентгенови емисии от пулсар в двоичния код, което е типичният начин, по който черните вдовици се потвърждават. Следователно ZTF J1406+1222 се счита за двоичен кандидат за черна вдовица, което екипът се надява да потвърди с бъдещи наблюдения.

„Единственото нещо, което знаем със сигурност, е, че виждаме звезда с дневна страна, която е много по-гореща от нощната, обикаляща около нещо на всеки 62 минути“, казва Бърдж. “Изглежда всичко сочи, че това е двоичен файл на черна вдовица. Но има няколко странни неща в него, така че е възможно да е нещо напълно ново.”

Екипът планира да продължи да наблюдава новата система, както и да приложи оптичната техника за осветяване на повече неутронни звезди и черни вдовици в небето.


Проучването изследва поведението на милисекундния пулсар на “черната вдовица” PSR J0610−2100


Повече информация:
Кевин Бърдж, 62-минутен орбитален период на черна вдовица в широка йерархична тройка, природата (2022 г.). DOI: 10.1038 / s41586-022-04551-1. www.nature.com/articles/s41586-022-04551-1

Цитат: Астрономите откриват рядка двоична система на „черна вдовица“ с най-късата орбита досега (2022 г., 4 май), извлечена на 4 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-astronomers-rare-black-widow-binary .html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяка честна сделка с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писменото разрешение. Съдържанието е предоставено само за информационни цели.