Некоторые звезды застряли в плохих бинарных отношениях. Массивная первичная звезда питается своим меньшим спутником, высасывая из него газ и увеличивая его массу, уменьшая при этом своего несчастного партнера. Эти звезды-вампиры называются Ве-звездами, и до сих пор астрономы считали, что они существуют в бинарных отношениях.
Но новые исследования показывают, что эти звезды способны питаться своим крошечным соседом только из-за присутствия в системе третьей звезды.
Be-звезды — это подтип B-звезд. B — это спектральный класс звезд, поэтому звезды B и Be имеют один и тот же тип. Оба типа яркие и голубые, но хотя звезды B могут быть в 2–16 раз массивнее Солнца, звезды Be не такие массивные. Be-звезды также вращаются быстрее, чем другие звезды, и имеют аккреционные кольца. Около 20% B-звезд являются Be-звездами.
Быть звездами важно в нашем стремлении понять, как звезды формируются и развиваются. Астрономы знали о Ве-звездах уже давно, но механизм их образования был неясен. До настоящего времени.
Новое исследование, опубликованное в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества», представляет доказательства, которые во многом объясняют, как формируются звезды Be. Его название: «Гея обнаруживает разницу в двойственности звезд B и Be в малых масштабах: свидетельства массопереноса, вызывающего явление Be». Ведущий автор — Джонатан Додд, доктор философии. студент Университета Лидса в Великобритании.
В целом астрофизики понимают, как формируются звезды. Молекулярное облако локально коллапсирует в протозвезду, которая со временем постепенно становится более массивной, пока не начнется термоядерный синтез. Но существует множество вариаций на эту тему, и в разных ситуациях встречаются разные типы звезд.
Астрономы знают, что Ве-звезды-вампиры образуют аккреционные кольца из перегретого газа, и до сих пор они думали, что выяснили, как это происходит. В настоящее время считается, что близость звезды Be к звезде-донору позволяет звезде Be расти, вытягивая газ от донора в свой аккреционный диск, а затем в себя. Это также увеличивает вращение звезды Be. Астрономы обнаружили множество примеров обнаженных звезд-компаньонов вокруг Ве-звезд, что еще больше доказывает это.
Но новое исследование показывает, что в этом замешана третья звезда. Эта звезда-помощник стала видимой только благодаря миссии ЕКА «Гайя». Миссия Gaia — наблюдать за более чем миллиардом звезд и точно измерять их положение и скорость. «Здесь мы используем исключительную астрометрическую точность Гайи, чтобы провести крупнейшее на сегодняшний день сравнительное исследование двойственности совпадающих выборок близлежащих звезд B и Be из Каталога ярких звезд», — пишут авторы в своей статье.
«Мы наблюдали за тем, как звезды движутся по ночному небу, в течение более длительных периодов, например 10 лет, и более коротких периодов, около шести месяцев», — сказал Додд. «Если звезда движется по прямой, мы знаем, что есть только одна звезда, но если их больше одной, мы увидим небольшое колебание или, в лучшем случае, спираль».
«Мы применили это к двум группам звезд, на которые мы смотрим – звездам B и звездам Be – и мы обнаружили, что, сбивчиво, то, что на первый взгляд кажется, что у звезд Be меньше спутников, чем у звезд Be. Звезды категории B», — сказал Додд. «Это интересно, потому что мы ожидаем, что у них будет более высокий показатель».
Если звезды Be становятся больше, потому что они отнимают материал от звезды-донора, то, конечно, у звезд Be должно быть больше двойных партнеров, чем у звезд B. Возможно, они и есть, но их сложно обнаружить.
«То, что мы их не видим, возможно, связано с тем, что они сейчас слишком слабы, чтобы их можно было обнаружить», — сказал профессор Рене Удмайер, соавтор исследования.
Исследователи углубились в данные в поисках двойных спутников Ве-звезд, которые могут находиться дальше. Они обнаружили, что при больших расстояниях количество звезд-компаньонов между звездами B и Be гораздо более похоже. Из этого они сделали вывод, что здесь задействована третья звезда, и на самом деле именно ее они и видят на большем расстоянии.
Они думают, что взаимодействие с третьей звездой заставляет звезду-донора приблизиться к звезде-вампиру. По мере того как донор приближается к звезде-вампирам, звезда-вампир перекачивает материал в свой аккреционный диск. В результате звезда-донор настолько мала и слаба, что ее становится трудно наблюдать.
Звезды-компаньоны, которые команда обнаружила, когда расширили свои поиски, слишком далеки от звезды-вампира, чтобы звезда-вампир могла выкачивать массу. Но астрономы знают, что третья звезда может сблизить двойную пару, а также «укрепить» связь между внутренней парой. «Хорошо известно, что множественность более высокого порядка может привести к ужесточению внутренней двойной системы», — объясняют авторы в своем исследовании. «Действительно, третье тело значительно увеличивает количество случаев миграции и возможных бинарных взаимодействий».
Есть несколько вариантов развития сценария. Когда система в конечном итоге образует разделенную двойную систему, между внутренней парой может произойти массоперенос, и внешняя третья звезда может стать несвязанной. Или внутренний двоичный файл может фактически объединиться; внешняя третья звезда мигрирует ближе к главной звезде, и мигрировавшая звезда может стать новым донором.
В любом случае, за Ве-звезды ответственны бинарные взаимодействия. «Поэтому наши результаты подразумевают, что за образование Ве-звезд ответственны тесные двойные взаимодействия», — пишут авторы. «Более того, мы предполагаем, что триплицитность должна играть жизненно важную роль в запуске этой миграции и, следовательно, в формировании Ве-звезд в целом».
Это открытие не только проливает свет на то, как возникают Ве-звезды. Это также проливает свет на гравитационные волны. Гравитационные волны создаются при слиянии двух массивных объектов, таких как пара черных дыр, пара нейтронных звезд или по одному каждого из них.
Если рядом с Ве-звездами присутствуют раздетые спутники и для реализации сценария необходима третья звезда, то может ли это нарисовать более четкую картину прародителей некоторых плотных объектов, которые приводят к гравитационным волнам?
«Сейчас в физике происходит революция, связанная с гравитационными волнами», — сказал профессор Оудмайер. «Мы наблюдаем эти гравитационные волны всего несколько лет, и было обнаружено, что они возникают из-за слияния черных дыр».
«Мы знаем, что эти загадочные объекты – черные дыры и нейтронные звезды – существуют, но мы мало что знаем о звездах, которые ими станут. Наши результаты дают ключ к пониманию этих источников гравитационных волн», — добавил Оудмайер.
«За последнее десятилетие или около того астрономы обнаружили, что двойственность является невероятно важным элементом звездной эволюции. Сейчас мы приближаемся к идее, что это еще сложнее и что необходимо учитывать тройные звезды», — сказал Удмайер.
«Действительно, — добавил он, — тройки стали новыми двоичными числами».
