Астрономы открыли совершенно новый тип взрыва звезды: Микронова

Недавно открытый тип звездных взрывов может помочь нам лучше понять термоядерные вспышки на мертвых звездах.

Новые явления называются микроновы, и они происходят на поверхности белых карликовых звезд, которые активно поглощают материал от близкого бинарного компаньона. Накопление материала на белом карлике приводит к локализованному термоядерному взрыву - микроновой.

По словам астрономов, эти взрывы сжигают от десятков до сотен квинтиллионов килограммов звездного материала за несколько часов. 

Если это трудно представить, то, по словам исследователей, это равнозначно нескольким миллиардам Великих пирамид Гизы. Или, если вы предпочитаете другое сравнение, около тысячной доли массы Луны.

"Мы впервые обнаружили и идентифицировали то, что мы называем микроновой", - говорит астрофизик Симоне Скаринги из Даремского университета в Великобритании.

"Это явление бросает вызов нашему пониманию того, как происходят термоядерные взрывы в звездах. Мы думали, что знаем это, но это открытие предлагает совершенно новый способ их достижения".

Белые карлики в тесных бинарных системах могут функционировать как машины для термоядерных взрывов. Белый карлик - это так называемая "мертвая" звезда - оставшееся разрушенное ядро после того, как у звезды главной последовательности закончилось топливо, и она выбросила свой внешний материал. К другим звездам такого типа, относящимся к разным классам массы, относятся нейтронные звезды и черные дыры.

Это коллапсировавшее ядро очень плотное. Белые карликовые звезды имеют массу, в 1,4 раза превышающую массу Солнца, и упакованы в сферу размером с Землю. Многие из них встречаются в бинарных системах.

В некоторых редких случаях - в Млечном Пути их было обнаружено около 10 - бинарные системы сближаются настолько, что белый карлик отбирает материал у своего компаньона, что приводит к так называемой рекуррентной новой звезде.

Когда две звезды вращаются друг вокруг друга, материал - в основном водород - отсасывается от компаньона меньшим, более плотным и массивным белым карликом. Этот водород накапливается на поверхности белого карлика, где он нагревается.

Периодически масса становится настолько большой, что давление и температура в нижней части слоя становятся достаточными для термоядерного взрыва, в результате которого избыток вещества выбрасывается в космос. Это и есть новая звезда.

Микронова, как установили Скаринги и его коллеги, представляет собой уменьшенную версию этого взрыва.

Исследователи впервые обнаружили белый карлик, испускающий микронову, в данных телескопа TESS, занимающегося поиском экзопланет. TESS оптимизирован для поиска очень маленьких изменений яркости звезд с орбитальными экзопланетами; прохождение экзопланеты перед звездой вызывает очень маленькое затемнение.

В данных TESS команда обнаружила микроновую, когда обнаружила короткую вспышку света от звезды-белого карлика, а не затемнение. Это побудило к поиску подобных событий у других белых карликов. В общей сложности они обнаружили три вспышки, третья из которых после последующих наблюдений привела к открытию ранее неизвестной белой карликовой звезды.

Но вспышки были слишком малы, чтобы быть новообразованиями, которые гораздо мощнее и продолжительнее. Поэтому команда занялась поиском сценария, который мог бы объяснить эти наблюдения. Они пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением является микроновая.

Когда белый карлик с мощным магнитным полем находится в тесной двоичной системе, он может высасывать материал из своего компаньона. Магнитное поле направляет этот материал к полюсам белого карлика, где он накапливается и в конечном итоге вызывает вспышку, похожую (но меньшую по масштабу) на типичную новую звезду белого карлика.

"Впервые мы увидели, что водородный синтез может происходить и локализованно", - говорит астроном Пол Гроот из Университета Радбоуда в Нидерландах.

"Водородное топливо может содержаться в основании магнитных полюсов некоторых белых карликов, так что слияние происходит только на этих магнитных полюсах. Это приводит к взрыву микроядерных бомб, сила которых составляет примерно одну миллионную часть от силы взрыва новой звезды, отсюда и название микронова".

Эта находка может решить загадку, длившуюся десятилетиями. Один из белых карликов в бинарной системе TV Columbae наблюдался с подобными вспышками в течение последних 40 лет или около того. Подобные вспышки наблюдались и на других сильно намагниченных белых карликах в течение многих лет. Это объяснение может наконец-то рассказать нам о причинах.

Находка позволяет предположить, что такие вспышки могут быть довольно распространены, но астрономам необходимо собрать больше наблюдений, чтобы понять их более глубоко.

"Это просто показывает, насколько динамична Вселенная", - говорит Скаринги. "Эти события могут быть довольно распространенными, но из-за их быстроты их трудно уловить в действии".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.