Иногда складывается впечатление, что наука окончательно разгадала устройство мироздания. СМИ порой невольно поддерживают этот миф. Однако практикующие исследователи, особенно в области астрофизики, смотрят на реальность гораздо критичнее.
Для ученых любые классификации звезд или продуктов их эволюции — лишь условные инструменты. Это удобные ярлыки, призванные структурировать накопленные знания. Тем не менее, космос постоянно подбрасывает объекты, которые не укладываются в привычные рамки. В таких ситуациях научное сообщество прибегает к созданию иерархических подтипов, но рано или поздно обнаруживаются «аномалии», требующие выделения в совершенно новую категорию.
Похоже, сейчас астрономия переживает именно такой момент в изучении звездных остатков.
Белые карлики представляют собой финальный этап эволюции звезд с начальной массой менее 8–10 Солнц. Исчерпав термоядерное горючее, они покидают главную последовательность и сбрасывают внешние оболочки, оставляя после себя экстремально плотные ядра. Поскольку большинство звезд рождается в двойных системах, многие белые карлики имеют компаньонов. В таких парах более плотный белый карлик может поглощать вещество соседа, что порой провоцирует вспышку сверхновой типа Ia. Даже без взрыва процесс аккреции создает рентгеновское излучение, которое служит ключевым индикатором активности объекта.
В 2021 году астрономы идентифицировали одиночный белый карлик, который, вопреки ожиданиям, демонстрировал признаки аккреции в рентгеновском диапазоне. Его прозвали «Луной» — из-за размеров, сопоставимых с нашим естественным спутником. Помимо этого, объект отличался аномально быстрым вращением и мощным магнитным полем, что совсем нехарактерно для белых карликов такого типа.
Затем последовало открытие «Гэндальфа».
Этот объект также был одиночным, но находился в окружении околозвездного материала. «Изначально мы приняли его за двойную систему, — рассказывает Андрей Кристеа, аспирант Австрийского института науки и технологий (ISTA) и ведущий автор исследования, опубликованного в Astronomy & Astrophysics. — При столь интенсивном магнитном поле вращение остатка должно было быть синхронизировано с орбитальным движением спутника, как у системы Земля-Луна».
Однако период вращения «Гэндальфа» составлял всего 6 минут, тогда как даже самые динамичные двойные системы белых карликов вращаются не быстрее, чем за 80 минут.
«Если бы это был компонент двойной системы, возникло бы чудовищное рассогласование вращения, — поясняет Кристеа. — Но компаньона мы не обнаружили. Тогда откуда взялось вещество вокруг него?»
Для поиска ответов команда проанализировала оптические спектры, которые выявили специфические двойные пики водородных линий, указывающие на наличие диска из материи.
«Структура спектра напоминала кошачьи ушки, — отмечает Кристеа. — Поначалу мы подумали о диске, оставшемся после слияния, но более детальный анализ показал, что форма сигнала меняется каждые шесть минут — в такт вращению. Мы никогда прежде не встречали такого поведения. Похоже, что материал сгруппирован в некое полукольцо, удерживаемое асимметричным магнитным полем. Загадочность объекта и привела нас к имени «Гэндальф»».
С учетом того, что «Луна» и «Гэндальф» обладают идентичным набором свойств — огромная масса, мощное магнитное поле, быстрое вращение, отсутствие компаньона и наличие рентгеновского излучения — исследователи делают вывод о принадлежности этих тел к одному новому классу.
В новой работе авторы предлагают термин «остатки слияния» (merger remnants). Илария Кайаццо, доцент ISTA и соавтор исследования, подчеркивает: «Найти один уникальный объект — это удача, но два объекта с пятью идентичными характеристиками — это уже серьезное основание для выделения новой категории».
Анимация демонстрирует, как вращающееся магнитное поле способно удерживать полукольцо материи вокруг звезды. Автор: Рассел К. Дж. Кайтли
Ученые рассматривают три гипотезы происхождения этих «остатков слияния»:
- Выброс вещества самой звездой: если белый карлик вращается стремительно, а поле достаточно мощное, он может сбрасывать собственную материю. Подобный механизм предполагается для пульсаров, но пока не описан теоретически для белых карликов.
- Остаточный материал слияния: возможно, вещество, не поглощенное карликом после столкновения, осталось на высокоэксцентричной орбите, что и дает спектральную картину «кошачьих ушек».
- Планетарные обломки: «загрязнение» карлика остатками планет или астероидов. Однако эта гипотеза плохо согласуется с наблюдаемым рентгеновским излучением.
Несмотря на многообещающие открытия, исследователи призывают к осторожности. Имея в выборке всего два объекта, трудно строить далеко идущие выводы. Для подтверждения статуса нового класса необходимо накопить больше данных и обнаружить аналогичные объекты, чтобы отсеять нежизнеспособные теории.
