Нестабильная двойная бинарная звездная система может превратиться в сверхновую типа Ia

Множественные звездные системы очень распространены в Млечном Пути. Хотя большинство таких систем являются бинарными, состоящими из двух звезд, другие содержат три, четыре или даже шесть звезд.

Эти системы, как правило, довольно стабильны, поскольку нестабильные системы быстро распадаются или сливаются, но иногда можно получить метастабильную систему. Такая система существует достаточно долго, чтобы звезды могли эволюционировать, но в конце концов остается стабильной. И этим концом может быть сверхновая звезда.

Все сводится к гравитационной динамике. В ньютоновской физике две изолированные орбитальные массы всегда стабильны. Единственные пути, которые они могут иметь, - это эллиптические орбиты. Именно поэтому простые бинары являются наиболее распространенными множественными звездными системами.

Когда у вас есть три или более масс, все становится сложнее. Настолько сложнее, что не существует точного решения проблемы трех тел, не говоря уже о четырех и более.

К счастью, мы можем создавать высокоточные орбитальные модели. Поэтому, хотя у нас нет точного решения для систем с несколькими звездами, если мы проведем точные измерения движения звезд, то сможем создать точную модель.

Эти модели настолько точны, что позволяют делать хорошие прогнозы на миллионы лет вперед. Это приводит нас к интересной звездной системе, известной как HD 74438.

Она была обнаружена в 2017 году в рамках проекта Gaia-ESO Survey и представляет собой так называемую спектроскопическую двойную. Это означает, что телескопы Gaia недостаточно мощные, чтобы наблюдать отдельные звезды, но мы знаем, что они там есть, благодаря их звездным спектрам.

Когда звезды вращаются вокруг друг друга, спектры каждой звезды немного смещаются в доплеровском направлении из-за их относительного движения. Поэтому мы можем рассчитать их движение и скорость.

В недавней статье в журнале Nature Astronomy группа исследователей использовала наземные спектроскопические наблюдения HD 74438, чтобы определить орбиты четырех звезд.

Они подтвердили, что звезды находятся в конфигурации 2 + 2, где звезды объединены в тесные орбитальные двойники, которые медленно вращаются друг вокруг друга. Но их измерения были достаточно точными, чтобы показать, что гравитационное притяжение внешней бинарной звезды делает внутреннюю бинарную звезду нестабильной.

HD 74438 еще очень молода. Она является частью открытого скопления, известного как IC 2391, возраст которого составляет всего 43 миллиона лет. Все звезды имеют массу, сходную с массой Солнца, поэтому у них сходное время жизни.

При достаточном количестве времени звезды, скорее всего, закончат свою жизнь как белые карлики. А поскольку гравитационная нестабильность системы невелика, звезды могут прожить достаточно долго, чтобы стать белыми карликами. Но их орбиты все равно будут нестабильными, что в конечном итоге может привести к их столкновению.

Именно здесь все становится немного интереснее, потому что HD 74438 - прекрасный пример того, как система из нескольких звезд может эволюционировать и привести к слиянию белых карликов.

Слияния белых карликов - это один из способов возникновения сверхновых типа Ia. Эти сверхновые играют центральную роль в наших измерениях космического расширения. Множественные звездные системы, такие как HD 74438, могут быть основной причиной сверхновых типа Ia.

Хотя двойные бинары составляют лишь небольшую часть кратных звездных систем, данное исследование показывает, что они часто могут находиться в нестабильных долгосрочных отношениях.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.