Вокруг жестоких мертвых звезд могут быть планеты, и теперь мы знаем, как их найти

Слышали ли вы о LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis и BK Lyncis? Нет, они не участники бойз-бэнда в Древнем Риме. Это катаклизмические переменные, двойные звезды, расположенные так близко друг к другу, что одна звезда черпает материал из своего брата. Из-за этого яркость пары сильно различается.

Могут ли планеты существовать в такой хаотической среде? Можем ли мы их заметить? Новое исследование дает положительный ответ на оба вопроса.

Катаклизмические переменные (CV) претерпевают значительное увеличение яркости. Все звезды в той или иной степени различаются по яркости, даже наше Солнце. Но повышенная яркость CV гораздо более выражена, чем у звезд, подобных нашему Солнцу, и происходит это нерегулярно

Существуют разные типы катаклизмических переменных: классические новые, карликовые новые, некоторые сверхновые и другие. Все типы имеют одинаковую базовую механику. Пара звезд вращается близко друг к другу, и одна из звезд массивнее другой. Более массивная звезда называется первичной, и она получает газ от звезды с меньшей массой, которую астрономы называют звездой-донором.

Первичная звезда в CV — белый карлик, а звезда-донор — обычно красный карлик. Красные карлики холоднее и менее массивны, чем белые карлики. Они имеют массу от 0,07 до 0,30 массы Солнца и радиус около 20 процентов от солнечного. Первичные звезды белого карлика имеют типичную массу около 0,75 массы Солнца, но гораздо меньший радиус, примерно такой же, как у Земли.

Когда первичная звезда черпает материал из звезды-донора, этот материал образует аккреционный диск вокруг первичная звезда. Материал аккреционного диска нагревается, что приводит к увеличению светимости. Увеличение может перекрыть свет от пары звезд.

Если в системе есть тусклое третье тело — планета, то ее гравитация может повлиять на перенос вещества от донора к главной звезде. Эти возмущения влияют на яркость системы, и это лежит в основе нового исследования.

Авторы исследования показывают, как хаотическая среда вокруг CV может содержать планеты, и объясняют, как астрономы могут их обнаруживать. Исследование «Проверка гипотезы третьего тела в катаклизмических переменных LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis и BK Lyncis». Он опубликован в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества (MNRAS). Ведущий автор — доктор Карлос Чавес из Автономного университета Нуэво-Леон в Мексике.

Материал, притянутый к главной звезде, собирается в аккреционном кольце и нагревается, создавая повышенную светимость. Но перенос материала на диск неравномерен; он поднимается и опускается, когда звезды в CV вращаются вокруг друг друга. Чавес и его коллеги изучили четыре катаклизмические переменные в своем исследовании: LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis и BK Lyncis.

Четыре CV демонстрируют очень длинные фотометрические периоды (VLPP), которые являются периодами повышенной светимости. которые не соответствуют орбитальным периодам двойной системы.

Между обеими звездами и третьим телом есть точка, называемая точкой L1, или точкой Лагранжа 1. Это точка гравитационного равновесия между звездами. Точка L1 является динамической, и ее положение меняется по мере движения звезд. Ведущий автор Чавес показал в предыдущей статье, что третье тело, планета, может вызывать колебания в точке L1.

Поскольку точка L1 изменяется, количество материала, втягиваемого в главную звезду — перенос массы курс – меняется. Изменение скорости переноса массы вызывает изменение светимости всей системы трех тел.

Измеряя изменения яркости четырех CV, исследователи рассчитали расстояния и массы потенциальных третьих тел. в системах на основе изменений блеска в каждой системе.

Их расчеты показывают, что вариации имеют гораздо более длительные периоды, чем периоды обращения звезд. По словам команды, два из четырех исследованных ими CV имеют «тела, напоминающие планеты», вращающиеся вокруг них.

«Наша работа доказала, что третье тело может возмущать катаклизмическую переменную таким образом, что это может вызвать изменения яркости в системе», — сказал Чавес в пресс-релизе. «Эти возмущения могут объяснить как наблюдаемые очень длительные периоды — от 42 до 265 дней — так и амплитуду этих изменений яркости. Из четырех изученных нами систем наши наблюдения показывают, что в двух из четырех есть объекты планетарной массы. на орбите вокруг них».

Это не первый раз, когда ученые занимаются CV и пытаются найти объяснение изменениям светимости.

В 2017 году отдельная группа исследователи опубликовали статью, в которой представлены четыре CV и их VLPP. Они предположили, что причиной были планеты. Но они сказали, что «… плоскость орбиты третьего тела должна быть больше 39,2 градуса, чтобы этот механизм эффективно возмущал внутреннюю двойную систему».

«Здесь мы исследуем новую возможность, а именно, что вековое возмущение из-за низкого эксцентриситета и малого наклонения третьего объекта объясняет VLPP, а также изменение величины, наблюдаемое в этих четырех CV», — пишут Чавес и его соавторы в своей статье. Они говорят, что «… третье тело на близкой к круговой плоской орбите может вызвать возмущения эксцентриситета центральной двойной системы».

По словам Чавеса, их работа сводится к новому способу обнаружения экзопланет. Охотники за планетами находят большинство экзопланет, используя транзитную систему. Когда экзопланета проходит перед своей звездой, наблюдается заметный провал в звездном свете.

Несмотря на эффективность (мы нашли таким образом тысячи планет), метод транзита имеет ограничения. Это работает только тогда, когда вещи выстроены правильно. Мы должны смотреть на это как бы сбоку, иначе планета не проходит мимо звезды с нашей точки зрения, и не будет провала в звездном свете.

Но метод Чавеса и разработанные его коллегами, не зависят от планетарных транзитов. Он основан на внутреннем изменении светимости, наблюдаемом под разными углами.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.