Сжимающийся белый карлик

Белый карлик из двойной системы HD 49798 в южном созвездии Кормы стал первым, у которого удалось зафиксировать процесс сжатия на ранней стадии постепенного остывания. Это недавно проделали астрофизики из ГАИШ МГУ совместно с коллегами из Италии.

Напомним, что белые карлики наряду с нейтронными звездами представляют собой «выгоревшие» остатки обычных звезд (которые светятся за счет ядерных реакций). Фактически это квазизвездные объекты, мертвые звезды на конечной стадии эволюции, исчепавшие свое ядерное горючее. Судьба белого карлика ждет и наше Солнце (после стадии красного гиганта), как и любую другую небольшую звезду. Выгоревшие массивные звезды заканчивают свой путь вспышкой сверхновой и нейтронной звездой (или даже черной дырой) на этом «пепелище». Впрочем, в данном конкретном случае белый карлик родился как раз на месте весьма массивной звезды (массой порядка семи солнц), образовавшейся всего 55 млн лет назад в паре с почти такой же звездой-компаньоном. Будучи несколько массивнее своей соседки и проэволюционировав чуть раньше, эта звезда раздулась до стадии красного гиганта, охватив раздувшейся оболочкой соседку и лишив ее заодно внешних слоев. В результате образовалась тесная двойная система из белого карлика массой около 1,3 массы Солнца (это практически предельная масса для белого карлика) и «классической» звезды в виде редкого голубого субкарлика (так называемый субкарлик класса sdO). Период их обращения вокруг центра масс системы составляет всего 1,55 суток.

С Земли эта система наблюдается в виде рентгеновского источника RX J0648.0-4418, находящегося от нас на расстоянии 2 тыс. световых лет. Компактный объект продолжает стягивать вещество своей соседки и за счет своего мощнейшего магнитного поля отправляет его к своим полюсам. При падении (аккреции) на большой скорости этот материал нагревается до 350 тыс. К и светит в рентгеновском диапазоне (аккрецирует). Пульсации излучения (вызванные перемещением горячих пятен) позволяют зарегистрировать период собственного вращения белого карлика — 13,2 с.

Молодые белые карлики по идее должны проходить стадию остывания и сжатия, однако ранее подобных эффектов не удавалось наблюдать, во-первых, потому что большинство известных белых карликов слишком стары, во-вторых, потому что у нас обычно нет непосредственного способа измерить точный радиус. К счастью, в данном случае можно отслеживать период вращения белого карлика с большой точностью (по пульсациям рентгеновского излучения). И скорость вращения этого белого карлика неуклонно растет в течение 20 лет наблюдений (период уменьшается на 70 нс ежегодно). На самом деле это достаточно много для объекта массой больше нашего Солнца и с радиусом меньше Земли (около 5 тыс. км). И подобный эффект не объясняется лишь раскручивающим воздействием аккрецирующего вещества. В статье Сергея Попова и других авторов, опубликованной в MNRAS [1], показано, что высокая скорость раскрутки может быть объяснена лишь сжатием белого карлика примерно на сантиметр в год (подобно тому, как фигурист крутится быстрее, прижимая руки к корпусу). Модели и расчеты, представленные в статье, показывают, что возраст белого карлика составляет около 2 млн лет.

М. Б.

1. Popov S. B., Mereghetti S., Blinnikov S. I., Kuranov A. G., Yungelson L. R. A young contracting white dwarf in the peculiar binary HD 49798/RX J0648.0–4418? — doi.org/10.1093/mnras/stx2910; текст доступен в arXiv — arxiv.org/abs/1711.02449v1