Ученые пытаются найти гравитационные волны при помощи белых карликов

В середине двадцатого века в созвездии Гончих Псов (Canes Venatici) была обнаружена необычная звезда. Много лет спустя астрономы обнаружили, что этот объект, названный AM Canum Venaticorum (или сокращенно AM CVn), на самом деле представляет собой две звезды. Каждая из этих звезд делает полный оборот вокруг другой каждые 18 минут, предполагается, что они должны генерировать гравитационные волны – рябь в пространстве-времени, которую предсказывал Эйнштейн.

Название AM CVn обозначает новый класс объектов, в которых одна белая карликовая звезда «отбирает» материю у другой очень плотной звезды компаньона – еще одного белого карлика (белые карликовые звезды – это плотные останки звезд, подобных Солнцу, которые исчерпали весь заказ топлива и сжались до размеров Земли). Пары звезд в системах AM CVn очень быстро вращаются по орбитам вокруг друг друга, на полный оборот уходит не более часа, есть пара звезд, которые совершают полный оборот каждые пять минут. Для контраста, планета с самым коротким орбитальным периодом в нашей Солнечной Системе, Меркурий, совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 дней.

Несмотря на то, что о существовании таких систем ученые узнали более 50 лет назад, остается открытым вопрос: как появились системы AM CVn? Новые наблюдения при помощи оптических и рентген-приборов приоткрыли завесу тайны; были открыты первые системы двойных звезд, которые, как считают астрономы, в процессе своего развития превращаются в системы AM CVn.

Две двойные системы – известные как J0751 и J1741—были исследованы при помощи рентген-лучей Рентгеновской Обсерваторией Chandra (Чандра) и телескопом XMM-Newton. Наблюдения в видимом диапазоне проводились при помощи 2,1-метрового телескопа Обсерватории МакДонадльда (McDonald Observatory) в Техасе и 1.0-метровых телескопов Обсерватории Mt. John в Новой Зеландии. Это – рисунок художника, который показывает, что эти системы представляют собой сейчас, и что может случиться с ними в будущем. Верхняя часть рисунка – текущее состояние двойной системы, в которой один белый карлик (справа) обладает массой, равной примерно одной пятой части массы Солнца, а второй – намного тяжелее и компактнее, он в пять или даже более раз массивнее, чем Солнце (в отличие звезд, подобных Солнцу, белые карлики меньшего размера – более тяжелые).

Два белых карлика вращаются вокруг друг друга, испуская гравитационные волны, которые заставляют орбиты становиться все меньше и меньше. В конце концов более массивный белый карлик начнет вытягивать материю из более крупного по размеру, как показано на средней части рисунка, и, таким образом, формируя систему AM CVn. Этот процесс продолжается до тех пор, пока более массивный белый карлик не накопит достаточно материи для термоядерного взрыва – это может случиться примерно через 100 миллионов лет.

Существует вероятность того, что термоядерный взрыв может полностью разрушить белого карлика, и тогда он станет сверхновой типа Ia. Однако более вероятным является другой сценарий, когда термоядерный взрыв произойдет только на поверхности звезды, - в этом случае вспышка будет по мощности равна примерно одной десятой яркости сверхновой типа Ia.

Системы AM CVn интересуют ученых прежде всего потому, что считается, что они могут быть источником гравитационных волн. Это важно потому, что, несмотря на то, что такие волны до сих пор не были обнаружены, множество ученых и инженеров работают над созданием инструментов, которые помогут их обнаружить в ближайшее время. Это откроет новую эру в исследованиях Вселенной.