Ученые доказали, что слияние белых карликов не всегда приводит к термоядерному взрыву

Российские ученые из Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова нашли подтверждение тому, что слияние массивных белых карликов не всегда сопровождается термоядерным взрывом, а может привести к образованию нейтронной звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Слияние двух звезд возможно благодаря их гравитационному взаимодействию: объекты вращаются друг вокруг друга и постепенно сближаются из-за излучения гравитационных волн. Когда они оказываются достаточно близко, то могут слиться в одно целое. В процессе слияния могут участвовать белые карлики – компактные звезды, которые истощили запасы «топлива» (гелия и водорода). При этом суммарная масса слившихся белых карликов может превысить предел Чандрасекара. Так называется максимально возможная масса белого карлика (равная примерно полутора солнечным массам), при которой он остается самим собой, а не превращается в объект другого рода. Считается, что в таком случае может произойти термоядерный взрыв, а звезда полностью разрушится.

Однако существует ряд моделей, согласно которым слияние массивных белых карликов может не приводить к термоядерному взрыву. Слившись, они превращаются на несколько тысяч лет в «холодную» звезду, чья температура равна нескольким тысячам градусов. Вещество, которое она потеряет за это время, образует вокруг звезды туманность. Затем в течение примерно 10 000 лет звезда сжимается, при этом ее температура возрастает до сотен тысяч градусов. Также увеличиваются скорость ее вращения и величина магнитного поля. Сжатие завершается взрывом, после чего остается нейтронная звезда. Этот процесс происходит за очень короткое по космическим меркам время, поэтому раньше никому не удавалось обнаружить образовавшийся таким образом объект. Российские ученые нашли его и назвали J005311.

Исследование звезды показало, что ее свойства хорошо согласуются с моделью, которая описывает эволюцию продукта слияния двух белых карликов, чья общая масса превышает предел Чандрасекара. Эта модель также позволяет объяснить рекордную скорость ветра звезды – 16 000 км/с, что в несколько раз больше, чем у любой другой известной звезды.

«Объяснить такую скорость ветра можно лишь в том случае, если звезда очень быстро вращается и у нее есть очень сильное магнитное поле. Именно этими свойствами и обладают продукты слияния двух белых карликов. Сильное магнитное поле увлекает за собой вещество звезды и разгоняет его до огромных скоростей», – пояснил старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, кандидат физико-математических наук Василий Гварамадзе. В дальнейшем ученые собираются подтвердить этот вывод при помощи данных с телескопа «Хаббл».

«Поверхность звезды нагрета до 200 000 градусов, что примерно в 35 раз больше температуры Солнца. При этом звезда состоит на 80% из кислорода и на 20% из углерода. Это означает, что ей осталось жить всего лишь несколько тысяч лет. Но поскольку расстояние до звезды равно примерно 10 000 световых лет, и, соответственно, именно за такое время ее свет долетит до Земли, можно утверждать, что J005311 уже взорвалась, но информация об этом еще не дошла до нас», – отметил Гварамадзе.

Полученные результаты хорошо согласуются с моделями, описывающими процесс слияния двух белых карликов без моментального термоядерного взрыва, что позволит ученым разрешить дискуссию по этой теме. Также исследователи получили свидетельства того, что слияние звезд приводит к появлению сильного магнитного поля.