Мы только что нашли одну из самых редких звезд в Галактике

Недавно открытая звезда, находящаяся всего в 773 световых годах от нас, принадлежит к одной из самых редких категорий Млечного Пути.

J1912-4410 — это белый карлик-пульсар. еще один известен во всей галактике. Его открытие подтверждает, что эти звезды существуют в своем собственном классе, и дает нам новый инструмент для интерпретации не только эволюции звезд, но и странных сигналов, обнаруженных по всему Млечному Пути, которые не поддаются обычному объяснению.

Похоже, открытие подтверждает, что магнитное поле белого карлика генерируется внутренним динамо, подобно тому, как жидкое ядро ​​Земли генерирует свое магнитное поле, но гораздо более мощное.

«Происхождение магнитных полей большой открытый вопрос во многих областях астрономии, и это особенно верно для звезд белых карликов, — объясняет астрофизик Ингрид Пелисоли из Уорикского университета в Великобритании.

— Магнитные поля белых карликов могут быть более чем в миллион раз сильнее, чем магнитное поле Солнца, и модель динамо помогает объяснить, почему. Открытие J1912-4410 сделало важный шаг вперед в этой области».

Традиционно пульсары тип мертвой звезды, называемый нейтронной звездой. Это то, что осталось от массивных звезд примерно от 8 до 30 раз, у которых закончилось водородное топливо для синтеза в их ядрах. Звезда выбрасывает свой внешний материал, а ядро, больше не поддерживаемое внешним давлением синтеза, коллапсирует под действием силы тяжести в сверхплотный объект.

В случае пульсара нейтронная звезда быстро вращается вниз до миллисекундных масштабов, в то время как лучи электромагнитного излучения, генерируемые быстрым вращением и мощным магнитным полем, вырываются из магнитных полюсов. Когда звезда вращается, эти лучи проходят мимо нашего поля зрения, как космический маяк, из-за чего кажется, что звезда пульсирует.

Белые карлики — похожий вид звездных остатков. Это схлопнувшиеся ядра мертвых звезд с массой ниже 8 масс Солнца. Они менее плотны, чем нейтронные звезды, и имеют больший радиус. Насколько нам было известно всего несколько лет назад, они, похоже, не превращаются в пульсары.

Затем, в 2016 году, астрономы обнаружили то, что они назвали первым белым карликовым пульсаром, звездой по имени AR. Скорпион. AR Scorpii немного отличается от традиционного пульсара. Это белый карлик в двойной системе с красным карликом. Когда он вращается, его лучи проходят мимо красного карлика, заставляя его становиться ярче на нескольких длинах волн в регулярных 1,97-минутных временных рамках; пульсации, которые мы видим, происходят не от лучей белого карлика напрямую, а от эффекта, который эти лучи оказывают на компаньона красного карлика.

Система AR Scorpii, однако, бросила вызов нашему пониманию белых карликов, скорость вращения которых обычно достигается только за счет переноса массы от красного карлика, который заставляет белый карлик вращаться быстрее. Однако замедление вращения белого карлика предполагает мощное магнитное поле, которое потребовало бы переноса значительного количества массы, чтобы достичь головокружительной скорости вращения белого карлика.

Одним из возможных объяснений являются изменения белого карлики подвергаются, поскольку они охлаждаются и кристаллизуются. Вполне возможно, что белый карлик AR Scorpii начинался без магнитного поля, что позволяло скорости вращения увеличиваться по мере того, как он медленно крадет массу у красного карлика.

Однако по мере остывания белого карлика внутренняя плотность меняется в сочетании с конвекция при утечке тепла могла запустить динамо-машину. Эта вращающаяся, проводящая и конвекционная жидкость преобразует кинетическую энергию в магнитную энергию, которая исходит от объекта в виде магнитного поля.

На самом деле мы не знаем, что происходит внутри белых карликов; мы знаем, что они невероятно плотные, вокруг массы Солнца упакованы в объект размером с Землю, и только отказ электронов занимать одно и то же состояние ниже определенного критического порога удерживает его от дальнейшего коллапса, но как это выглядит и как он себя ведет чисто гипотетически. AR Scorpii может означать, что внутренняя часть белого карлика способна генерировать динамо.

Но размер выборки в одну звезду делает невозможным подтверждение, поэтому Пелисоли и ее коллеги искали больше. Они прочесали данные обзора в поисках звезд с характеристиками, подобными AR Scorpii. Затем они проверили своих кандидатов, чтобы увидеть, совпадают ли они.

«После наблюдения за парой десятков кандидатов мы нашли один, который показал очень похожие световые вариации с AR Scorpii. Наша последующая кампания с другими телескопами показало, что каждые пять минут или около того эта система отправляла радио- и рентгеновский сигнал в нашем направлении», — говорит она.

«Это подтвердило, что там есть больше белых карликовых пульсаров, как и предсказывалось предыдущими исследованиями. модели.»

Недавно обнаруженный J1912-4410 также соответствует нескольким другим характеристикам модели динамо-машины. Белые карликовые пульсары должны быть относительно холодными, показывая, что кристаллизация происходит внутри, и достаточно близко к своему бинарному компаньону, чтобы в прошлом мог произойти перенос массы, чтобы увеличить вращение белого карлика. J1912-4410 идеально соответствует этим характеристикам.

Второе исследование под руководством астрофизика Алекса Швоупа из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме в Германии независимо обнаружило J1912-4410 в данных космической рентгеновской обсерватории eROSITA. Они также пришли к выводу, что объект является белым карликовым пульсаром, таким как AR Scorpii, что убедительно свидетельствует о том, что таких объектов существует больше.

И это может помочь астрономам разрешить текущие загадки. Например, что-то рядом с галактическим центром излучает радиоволны с регулярными 18,18-минутными ударами. Это может быть белый карлик-пульсар, возможно, без двойного компаньона, поскольку он не соответствует всем требованиям, наблюдаемым в AR Scorpii и J1912-4410.

Но это открытие дает нам новый инструмент для понимания странного вещи, которые мы обнаруживаем в галактике Млечный Путь.

«Мы рады, что независимо нашли объект в рентгеновском обзоре всего неба, выполненном с помощью SRG/eROSITA», — говорит Швоуп. «Последующее исследование с помощью спутника ЕКА XMM-Newton выявило пульсации в высокоэнергетическом рентгеновском режиме, тем самым подтвердив необычную природу нового объекта и прочно утвердив белые карликовые пульсары в качестве нового класса». p>

Эти две статьи были опубликованы в журналах Nature Astronomy и Astronomy & Astrophysics.