Астрономы нашли источник загадочных космических радиосигналов
Международная группа астрономов впервые точно связала один из загадочных долгопериодических радиосигналов с двойной звездной системой. В ней белый карлик перетягивает вещество у красного карлика и каждые 1,4 часа создает вспышки радио- и рентгеновского излучения.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 2 июня. /Новости науки/. Астрономы под руководством специалистов Сиднейского университета нашли самый ясный пример происхождения редкого класса космических сигналов — долгопериодических радиотранзиентов. Источником оказался белый карлик в двойной системе ASKAP J1745−5051, который забирает вещество у соседней звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Долгопериодические радиотранзиенты — это повторяющиеся космические радиоимпульсы. Астрономы знают о них всего несколько лет. Пока таких объектов нашли около дюжины, и их природа оставалась неясной.
Раньше ученые предполагали, что такие сигналы могут испускать медленно вращающиеся нейтронные звезды — пульсары. Но расчеты плохо согласовались с этой версией. Современные модели показывают, что нейтронные звезды с таким медленным вращением не должны легко создавать подобные вспышки.
Новый объект помог проверить другую гипотезу. Система ASKAP J1745−5051 состоит из двух звезд. Первая — белый карлик, плотный остаток звезды размером примерно с Землю, но с массой, близкой к массе Солнца. Вторая — красный карлик, более крупная по размеру, но менее массивная звезда. Ее масса составляет около одной десятой массы Солнца.
Две звезды находятся очень близко друг к другу и делают полный оборот чуть больше чем за час. Белый карлик своей гравитацией срывает вещество с красного карлика. Это вещество закручивается, падает к белому карлику, нагревается и начинает излучать в рентгеновском диапазоне.
Одновременно магнитные поля двух звезд взаимодействуют с заряженным веществом между ними. Это создает регулярные радиоимпульсы. Цикл повторяется каждые 1,4 часа.
«Впервые мы точно установили происхождение этих сигналов и подтвердили, что их источник — катаклизмическая переменная, то есть белый карлик, который аккрецирует вещество», — сказал ведущий автор работы, аспирант Сиднейского университета и CSIRO Кови Роуз.
Аккрецией называют процесс, при котором вещество падает на плотный объект под действием гравитации. В таких системах газ сильно нагревается, ускоряется и может излучать в разных диапазонах — от радиоволн до рентгена.
Исследователи выяснили, что радио- и рентгеновские сигналы в ASKAP J1745−5051 связаны с движением звезд по орбите. Но их максимумы не совпадают по времени. Это значит, что они рождаются в разных областях системы.
Рентгеновское излучение связано с нагретым веществом, которое падает на белый карлик. Радиоизлучение, по оценке авторов, возникает там, где магнитные поля двух звезд встречаются и взаимодействуют с потоком заряженных частиц.
«Долгопериодические радиотранзиенты несколько лет ставили астрономов в тупик. Мы нашли только около дюжины таких объектов, и их происхождение было неясным. Теперь мы смогли показать, что источник одного из них — белый карлик, который активно перетягивает вещество у звезды-компаньона», — отметил Роуз.
Система ASKAP J1745−5051 стала первой, где ученые смогли одновременно увидеть обе звезды и сам процесс аккреции. Она также стала вторым известным долгопериодическим радиотранзиентом с регулярным рентгеновским излучением и первым объектом этого класса, у которого подтвердили причину периодичности.
Открытие сделали с помощью радиотелескопа ASKAP. Им управляет австралийское национальное научное агентство CSIRO. Установка сочетает широкий обзор неба, высокую чувствительность и хорошее разрешение. Это позволяет находить необычные сигналы, которые легко пропустить при других наблюдениях.
Авторы называют ASKAP J1745−5051 «розеттским камнем» для изучения подобных объектов. Исторический Розеттский камень помог расшифровать египетские иероглифы. По аналогии новая двойная система может помочь астрономам понять, какие долгопериодические радиосигналы создают белые карлики, а какие могут иметь другую природу.
«Эта система дает нам способ расшифровать такие сигналы. Она может помочь понять, похожи ли другие долгопериодические транзиенты скорее на пульсары или на системы с белыми карликами», — сказал Роуз.
У открытия есть и более широкое значение. Такие двойные системы служат природными лабораториями для физики экстремальных состояний. В них можно изучать поведение плазмы, сильные магнитные поля и движение вещества в мощной гравитации. На Земле такие условия воспроизвести невозможно.
В дальнейшем ученые планируют продолжить наблюдения в радио-, оптическом и рентгеновском диапазонах. Они хотят понять, как именно рождаются вспышки, и проверить, может ли тот же механизм объяснить другие долгопериодические радиотранзиенты.
В работе участвовали астрономы из Австралии, США, Китая, Канады, Испании и Израиля. Команда использовала радиотелескопы ASKAP и Australia Telescope Compact Array в Австралии, MeerKAT в Южной Африке, оптические телескопы SOAR и Magellan в Чили, а также космические телескопы Swift и Einstein Probe.
Долгопериодические радиотранзиенты — это повторяющиеся космические радиоимпульсы. Астрономы знают о них всего несколько лет. Пока таких объектов нашли около дюжины, и их природа оставалась неясной.
Раньше ученые предполагали, что такие сигналы могут испускать медленно вращающиеся нейтронные звезды — пульсары. Но расчеты плохо согласовались с этой версией. Современные модели показывают, что нейтронные звезды с таким медленным вращением не должны легко создавать подобные вспышки.
Новый объект помог проверить другую гипотезу. Система ASKAP J1745−5051 состоит из двух звезд. Первая — белый карлик, плотный остаток звезды размером примерно с Землю, но с массой, близкой к массе Солнца. Вторая — красный карлик, более крупная по размеру, но менее массивная звезда. Ее масса составляет около одной десятой массы Солнца.
Две звезды находятся очень близко друг к другу и делают полный оборот чуть больше чем за час. Белый карлик своей гравитацией срывает вещество с красного карлика. Это вещество закручивается, падает к белому карлику, нагревается и начинает излучать в рентгеновском диапазоне.
Одновременно магнитные поля двух звезд взаимодействуют с заряженным веществом между ними. Это создает регулярные радиоимпульсы. Цикл повторяется каждые 1,4 часа.
«Впервые мы точно установили происхождение этих сигналов и подтвердили, что их источник — катаклизмическая переменная, то есть белый карлик, который аккрецирует вещество», — сказал ведущий автор работы, аспирант Сиднейского университета и CSIRO Кови Роуз.
Аккрецией называют процесс, при котором вещество падает на плотный объект под действием гравитации. В таких системах газ сильно нагревается, ускоряется и может излучать в разных диапазонах — от радиоволн до рентгена.
Исследователи выяснили, что радио- и рентгеновские сигналы в ASKAP J1745−5051 связаны с движением звезд по орбите. Но их максимумы не совпадают по времени. Это значит, что они рождаются в разных областях системы.
Рентгеновское излучение связано с нагретым веществом, которое падает на белый карлик. Радиоизлучение, по оценке авторов, возникает там, где магнитные поля двух звезд встречаются и взаимодействуют с потоком заряженных частиц.
«Долгопериодические радиотранзиенты несколько лет ставили астрономов в тупик. Мы нашли только около дюжины таких объектов, и их происхождение было неясным. Теперь мы смогли показать, что источник одного из них — белый карлик, который активно перетягивает вещество у звезды-компаньона», — отметил Роуз.
Система ASKAP J1745−5051 стала первой, где ученые смогли одновременно увидеть обе звезды и сам процесс аккреции. Она также стала вторым известным долгопериодическим радиотранзиентом с регулярным рентгеновским излучением и первым объектом этого класса, у которого подтвердили причину периодичности.
Открытие сделали с помощью радиотелескопа ASKAP. Им управляет австралийское национальное научное агентство CSIRO. Установка сочетает широкий обзор неба, высокую чувствительность и хорошее разрешение. Это позволяет находить необычные сигналы, которые легко пропустить при других наблюдениях.
Авторы называют ASKAP J1745−5051 «розеттским камнем» для изучения подобных объектов. Исторический Розеттский камень помог расшифровать египетские иероглифы. По аналогии новая двойная система может помочь астрономам понять, какие долгопериодические радиосигналы создают белые карлики, а какие могут иметь другую природу.
«Эта система дает нам способ расшифровать такие сигналы. Она может помочь понять, похожи ли другие долгопериодические транзиенты скорее на пульсары или на системы с белыми карликами», — сказал Роуз.
У открытия есть и более широкое значение. Такие двойные системы служат природными лабораториями для физики экстремальных состояний. В них можно изучать поведение плазмы, сильные магнитные поля и движение вещества в мощной гравитации. На Земле такие условия воспроизвести невозможно.
В дальнейшем ученые планируют продолжить наблюдения в радио-, оптическом и рентгеновском диапазонах. Они хотят понять, как именно рождаются вспышки, и проверить, может ли тот же механизм объяснить другие долгопериодические радиотранзиенты.
В работе участвовали астрономы из Австралии, США, Китая, Канады, Испании и Израиля. Команда использовала радиотелескопы ASKAP и Australia Telescope Compact Array в Австралии, MeerKAT в Южной Африке, оптические телескопы SOAR и Magellan в Чили, а также космические телескопы Swift и Einstein Probe.
