Астрономы из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого совместно с коллегами из Испании и Мексики обнаружили в пульсаре — двойной системе из нейтронной звезды и второго крупного тела — второй компонент, и это самый холодный белый карлик из всех, что известны в подобных системах на настоящий момент.
Найденный белый карлик определенно старше Солнечной системы. Это достаточно редкая находка, поскольку длительное существование белых карликов в системах нейтронных звезд считается умеренно вероятным событием, ведь нейтронные звезды в них постоянно пожирают вещество своего партнера. Соответствующая статья принята к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с ее текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.
Исследователи наблюдали миллисекундный пульсар J0740+6620 с помощью Большого Канарского телескопа. Миллисекундным пульсаром называют источник электромагнитного излучения с периодом повторяемости сигнала от 1 до 10 миллисекунд. Это очень необычные объекты, состоящие из нейтронной звезды и второго крупного тела — как правило, звезды-компаньона. Считается, что миллисекундные пульсары не могут быть одиночными телами, поскольку, чтобы стать миллисекундными, им надо получить большую «раскрутку». Дело в том, что миллисекундная периодичность излучения от нейтронной звезды указывает на то, что она вращается вокруг своей оси за миллисекунды.
Поскольку речь идет об объекте диаметром в десятки километров, то такая невероятно высокая скорость вращения сама по себе у него появиться не может. Чтобы выйти на такую скорость, его нейтронная звезда пожирает вещество из аккреционного диска — кольца из пыли и газа, который такая нейтронная звезда вытягивает из соседней звезды. Газ и пыль, падая на нейтронную звезду, отдадут ей свою кинетическую энергию и ускоряют ее вращение, делая ее в итоге миллисекундным, сверхбыстровращающимся телом. Однако второй компонент системы, звезда или белый карлик, не может быть источником вещества вечно — со временем оно в ней кончится.
Тем интереснее результат новой работы. Ее авторам удалось зафиксировать у пульсара J0740+6620 излучение второго компонента системы — белого карлика с температурой атмосферы не выше 3500 кельвинов. Судя по всему, атмосфера карлика состоит не из водорода (как у большинства белых карликов), а в основном из гелия. Это может означать, что внешние водородные слои этого объекта уже были «сожраны» соседней нейтронной звездой.
Следует отметить, что температуру наружных слоев в 3500 кельвинов обычно имеют так называемые красные карлики — звезды типа проксимы Центавра, ближайшей к нам иной звезды. Белые карлики в теории могут иметь такой цвет, только если они исключительно древние, потеряли очень много энергии из-за остывания и поэтому охладились так, что излучают уже не белый, а красноватый свет. По оценкам авторов новой работы, возраст новооткрытого «белого» карлика — от 5 до 8,5 миллиарда лет. Это очень почтенный возраст даже для обычной звездной системы — скажем, Солнечная система имеет возраст в 4,5 миллиарда лет. Но для белого карлика, из которого его партнер по системе постоянно тянет вещество, это возраст исключительно солидный. Судя по всему, это самый древний из белых карликов, вообще когда-либо найденный в системе миллисекундного пульсара. Открытие, таким образом, демонстрирует то, что такие системы со сверхбыстровращающимися нейтронными звездами, могут быть весьма долгоживущими. Ранее в ряде работ предсказывалась возможность существования жизни на планетах у нейтронных звезд.