Ученые впервые увидели фазу рентгеновского «огненного шара» звездной новой
Кратковременное, мощное извержение белого карлика, переживающего фазу превращения в новую звезду, было зафиксировано германо-российским телескопом на борту космической обсерватории «Спектр-РГ». Исследование европейских астрономов, посвященное этому событию, опубликовано 11 мая в журнале Nature.
Один из самых мощных рентгеновских инструментов в космосе, eROSITA, впервые уловил так называемую фазу «огненного шара» классической новой звезды. Полученные рентгеновские данные по новой, известной как YZ Reticuli, окончательно подтвердили теорию формирования новых звезд.
YZ Reticuli была обнаружена 15 июля 2020 года на расстоянии около 8250 световых лет от Земли, вблизи от южного созвездия Сетка. Анализ данных наблюдения показал, что это было временное увеличение яркости во время извержения белого карлика, переходящего в фазу новой звезды.
Белый карлик, «мертвая» звезда, в ядре которой прекратилась термоядерная реакция, — отбросивший свою внешнюю оболочку красный гигант. Белые карлики маленькие и плотные, их размер сопоставим с размерами Земли и даже Луны, а масса достигает 1,4 массы Солнца (предел Чандрасекара).
При превышении этого предела белый карлик становится нестабильным и взрывается в сверхновую звезду.
Белые карлики часто находятся в двойных системах с более крупными, но менее массивными звездами. В случае близкой взаимной орбиты белый карлик может забирать атмосферу своей соседки, прежде всего водород.
Водород накапливается, нагреваясь от поверхности белого карлика. При достижении массой водородного слоя величины настолько большой, ее давления и температуры становится достаточно для возникновения на поверхности белого карлика атомного синтеза. Этот процесс приводит к термоядерному взрыву, выбрасывающему оболочку белого карлика в космос — звезда переходит в фазу новой.
Во время своего второго обзора всего неба, проходившего с июня по декабрь 2020 года, eROSITA неоднократно просматривала область неба, в которой находится этот белый карлик. На 23-м проходе, начиная с 7 июля 2020 года, чрезвычайно яркий источник мягкого рентгеновского излучения появился в месте, которое позже было идентифицировано как YZ Reticuli, но через 8 часов, на следующем проходе, снова исчезло. Это означает, что вспышка не могла продолжаться дольше этого времени.
Рентгеновская вспышка произошла за 11 часов до оптической. Астрономы сообщают, что это полностью соответствует теоретическому моделированию фазы «огненного шара» новой звезды, выполненному в 1990 году.
Модель предсказала, что между неконтролируемым синтезом на поверхности белого карлика, вызывающим взрыв, и увеличением яркости звезды в оптическом диапазоне должна иметь место очень короткая фаза «огненного шара» или болида.
Она возникает потому, что расширяющийся при взрыве газ достигает фотосферы белого карлика, то есть его «поверхности». В течение короткого периода времени внешнее ускорение этого газа соответствует внутреннему ускорению, вызываемому гравитацией звезды, белый карлик нагревается и начинает светиться с максимальной яркостью, называемой светимостью Эддингтона.
Расширяясь, продукты взрыва остывают, и испускаемое электромагнитное излучение смещается с рентгеновских длин волн на оптические. В этот момент новая становится яркой в видимом излучении.
Данные наблюдения с eROSITA позволили команде сделать несколько ключевых измерений параметров белого карлика: точное время термоядерной реакции и изменение температуры белого карлика в течение всего времени возникновения новой звезды.
Теория предполагает, что продолжительность фазы болида соответствует массе белого карлика. Используя эту информацию, астрономы вычислили массу данного карлика, которая оказалась равной 0,98 массы Солнца.
«С успешным обнаружением вспышки YZ Reticuli с помощью eROSITA существование рентгеновских вспышек теперь подтверждено наблюдениями, — пишут исследователи в своей статье. — Это обнаружение также добавляет недостающую часть к измерению общей энергии новой звезды и завершает полную картину фотосферной эволюции термоядерного взрыва».
