Сжимающийся белый карлик сжимается согласно теории эволюции звезд.  

В астрофизике есть достаточно хорошо разработанная теория, объясняющая эволюцию звезд. Эта теория согласуется с многолетними наблюдениями, однако не все ее детали получили подтверждение. Потому то, что российские и итальянские исследователи обнаружили сжатие белого карлика, стало заметным событием в научном мире – сжатие белых карликов до последнего времени существовало только на бумаге. Статья с открытием опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Двойная звезда в представлении художника. Видна струя перетекающего вещества. (Иллюстрация: ESO/M. Kornmesser / S.E. de Mink.)

Белые карлики – компактные «останки» эволюции звезд солнечного типа, которые прошли уже стадию красных гигантов, потеряли часть массы, и от которых осталось только горячее плотное ядро, лишенное собственного источника термоядерной энергии. Такой сценарий появления белых карликов предложил советский астрофизик Иосиф Шкловский в 1956 году. Их масса сравнима с солнечной, но их радиус примерно в 100 раз меньше и, соответственно, светимость у них примерно в 10 000 раз меньше, чем у Солнца. Поэтому их достаточно трудно наблюдать. По разным оценкам, белые карлики составляют 3­–10 % звезд Галактики.

Белые карлики на ранней стадии своей жизни должны сжиматься. Согласно расчетам, из-за постепенного остывания их радиус может сократиться на несколько сотен километров в течение первого миллиона лет существования. Но астрономических наблюдений, которые могли бы подтвердить, так оно или не так, до сих пор не было. Дело в том, что большинство известных нам белых карликов весьма стары, кроме того, у астрономов не было надежного метода измерения радиуса таких звезд.

Астрофизики из Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ, Института астрономии РАН и Национального института астрофизики (Милан, Италия) смогли обнаружить сжатие белых карликов, наблюдая за источником рентгеновского излучения в двойной звездной системе HD49798/RX J0648.0–4418, расположенной на расстоянии 2000 световых лет от Земли, в созвездии Кормы. Ее внимательно изучают с помощью оптических, ультрафиолетовых и рентгеновских телескопов с момента открытия в 1964 году. Однако только в 1997 году космический рентгеновский телескоп XMM-Newton смог найти карликовый излучающий объект с массой около 1,3 массы Солнца. (Рентгеновское излучение возникает из-за падения на него вещества от звезды-спутника.)

Долгое время шли споры о том, является ли обнаруженный объект белым карликом или нейтронной звездой. Если это белый карлик, то он вращается с максимальной скоростью, которую только удавалось наблюдать у подобных объектов: его период вращения составляет всего 13 секунд. Сейчас, наконец, в споре удалось поставить точку: источник рентгеновского излучения – действительно белый карлик, потому что, будь он нейтронной звездой, многие особенности звездной системы не удалось бы удовлетворительно объяснить.

В последние годы астрономы обнаружили, что скорость вращения этого карлика уверенно растет на протяжении 20 лет наблюдений. Период вращения сокращается на семь наносекунд в год – что весьма много для небесного тела, масса которого превосходит солнечную. Более того, в случае белого карлика такую скорость нелегко объяснить в рамках привычных теорий, в которых вращение ускоряется за счет поглощаемого вещества звезды-соседки.

Исследователи предложили следующее объяснение: скорость вращения растет оттого, что белый карлик сжимается. Точно так же фигурист на льду начинает вращаться быстрее, когда прижимает руки к груди. Возраст звезды составляет примерно два миллиона лет – белый карлик такого возраста должен сжиматься примерно на один сантиметра в год, что идеально объясняет наблюдаемую скорость вращения. А значит, астрофизики действительно впервые открыли сжимающийся белый карлик. Теперь, с новыми данными, можно проверять модели эволюции молодых белых карликов и искать другие похожие системы в галактике.

«У этого открытия есть два важных смысла. С одной стороны, существовала загадочная система. Несколько лет астрономы спорят, что там находится – белый карлик или нейтронная звезда? Это мы объяснили, хотя, возможно, это и не столь важно для астрофизики в целом. По значимости открытие можно сравнить с раскрытием детективом хитрого преступления – хотя событие вполне локальное, всё равно интересно. Есть и второй смысл. На протяжении десятков лет было понятно, что молодые белые карлики сжимаются. Саму же фазу сжатия «вживую» никогда не видели. И уникальность системы, которую мы наблюдали, в том, что белый карлик как будто подсветили (благодаря аккреции (падению) вещества с соседней звезды). Но подсветили так аккуратно, что это не повлияло на его вращение – вот в чем редкость. В других аналогичных системах аккреция гораздо мощнее: уже она определяет, как белый карлик крутится, отчего заметить “красоту сжатия” невозможно», – рассказал главный автор статьи, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, доктор физико-математических наук, астрофизик Сергей Попов.

По материалам Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ.