Одна на десять миллиардов бинарная звездная система - идентифицирована первая система-прародитель Килоновой

Это изображение первого подтвержденного обнаружения звездной системы, которая однажды сформирует килонову - сверхмощный, производящий золото взрыв, возникающий при слиянии нейтронных звезд. Эти системы настолько редки, что во всем Млечном Пути предположительно существует всего около 10 таких систем.

Астрономы с помощью 1,5-метрового телескопа SMARTS обнаружили бинарную звездную систему, которая встречается один раз на десять миллиардов.

Астрономы, использующие 1,5-метровый телескоп SMARTS в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили в рамках программы NOIRLab NSF, обнаружили первый пример феноменально редкого типа бинарной звездной системы, которая имеет все необходимые условия для того, чтобы в конечном итоге вызвать килонью - сверхмощный, производящий золото взрыв, создаваемый сталкивающимися нейтронными звездами. Такие системы настолько редки, что во всей Галактике Млечный Путь существует всего около 10 таких систем. Результаты исследования опубликованы сегодня (1 февраля 2013 года) в журнале Nature.

Эта необычная система, известная как CPD-29 2176, находится на расстоянии около 11 400 световых лет от Земли. Впервые она была обнаружена обсерваторией НАСА "Свифт" Нила Герелса. Позднее наблюдения с помощью 1,5-метрового телескопа SMARTS позволили астрономам определить орбитальные характеристики и типы звезд, входящих в эту систему - нейтронную звезду, образовавшуюся в результате сверхразрушенной сверхновой, и близко вращающуюся массивную звезду, которая сама находится в процессе превращения в сверхразрушенную сверхновую.

Ультраполосатая сверхновая - это взрыв в конце жизни массивной звезды, у которой большая часть внешней атмосферы была содрана звездой-компаньоном. Этот класс сверхновых не обладает взрывной силой традиционной сверхновой, которая в противном случае "вышвырнула" бы близлежащую звезду-компаньона из системы.

Эта инфографика иллюстрирует эволюцию звездной системы CPD-29 2176, первого подтвержденного прогенитора килоновой. Стадия 1: две массивные голубые звезды формируются в бинарную звездную систему. Стадия 2: большая из двух звезд приближается к концу своей жизни. На третьей стадии меньшая из двух звезд высасывает материал из своего более зрелого компаньона, лишая его большей части внешней атмосферы. На четвертой стадии большая звезда формирует сверхновую с ультра-стриппингом - взрыв звезды в конце жизни с меньшим "толчком", чем у обычной сверхновой. На пятой стадии, как сейчас наблюдают астрономы, нейтронная звезда, образовавшаяся в результате более ранней сверхновой, начинает высасывать материал из своего компаньона, превращаясь в бинарную пару. На седьмой стадии, после потери большей части своей внешней атмосферы, звезда-компаньон также подвергается ультра-стриппинговой сверхновой. Эта стадия произойдет примерно через миллион лет. Стадия 7: на месте двух массивных звезд остается пара нейтронных звезд на тесной взаимной орбите. Стадия 8, две нейтронные звезды по спирали движутся навстречу друг другу, отдавая свою орбитальную энергию в виде слабого гравитационного излучения. Стадия 9, заключительная стадия этой системы, когда обе нейтронные звезды сталкиваются, производя мощную килоновую, космическую фабрику тяжелых элементов в нашей Вселенной.

"Нынешняя нейтронная звезда должна была сформироваться без выброса ее компаньона из системы. Сверхновая со сверхразрывом - лучшее объяснение того, почему эти звезды-компаньоны находятся на такой тесной орбите", - говорит Ноэль Д. Ричардсон из Аэронавтического университета Эмбри-Риддла и ведущий автор статьи. "Чтобы однажды создать килоновую звезду, другая звезда также должна взорваться как сверхновая со сверхскоростью, чтобы две нейтронные звезды могли в конечном итоге столкнуться и слиться".

Помимо открытия невероятно редкой космической диковинки, поиск и изучение систем-предшественников килоновых, подобных этой, может помочь астрономам разгадать тайну образования килоновых, проливая свет на происхождение самых тяжелых элементов во Вселенной.

"Довольно долго астрономы строили догадки о том, какие именно условия могут привести к образованию килоновой", - сказал астроном NOIRLab и соавтор исследования Андре-Николас Шене. "Эти новые результаты показывают, что, по крайней мере, в некоторых случаях две нейтронные звезды-сестры могут сливаться, если одна из них была создана без классического взрыва сверхновой".

Однако создание такой необычной системы - долгий и маловероятный процесс. "Мы знаем, что Млечный Путь содержит по меньшей мере 100 миллиардов звезд и, вероятно, сотни миллиардов других. Эта замечательная бинарная система, по сути, одна на десять миллиардов", - сказал Чене. "До нашего исследования предполагалось, что в спиральной галактике, подобной Млечному Пути, должны существовать только одна или две такие системы".

Хотя в этой системе есть все необходимое для того, чтобы в конечном итоге образовалась килоновая, изучать это событие будут будущие астрономы. Потребуется не менее миллиона лет, чтобы массивная звезда завершила свою жизнь титаническим взрывом сверхновой и оставила после себя вторую нейтронную звезду. Затем этот новый звездный остаток и ранее существовавшая нейтронная звезда должны будут постепенно сблизиться в космическом балете, медленно теряя свою орбитальную энергию в виде гравитационного излучения.

Когда они в конце концов сольются, в результате взрыва килоновой возникнут гораздо более мощные гравитационные волны, которые оставят после себя большое количество тяжелых элементов, включая серебро и золото.

"Эта система показывает, что некоторые нейтронные звезды формируются лишь с небольшим толчком от сверхновой", - заключил Ричардсон. "По мере понимания растущей популяции систем, подобных CPD-29 2176, мы получим представление о том, насколько спокойной может быть смерть некоторых звезд и могут ли эти звезды умереть без традиционных сверхновых".