воскресенье, 24 сентября 2017 г.

Столкновения звезд и двойных звездных систем

Что происходит в экстремальных средах шаровых скоплений, когда встречаются звезда и двойная система? У ученых есть новые идеи, объясняющие, как эти объекты могут деформироваться, изменять свои пути, делать спирали друг вокруг друга и сливаться.

Объекты, пребывающие в плотных средах, таких как шаровые звездные скопления, испытывают более разнообразные воздействия, чем те, что находятся в околосолнечной среде. В этих экстремальных условиях столкновения являются нормой. Это может привести к множеству интересных взаимодействий между встречающимися друг с другом звездами и звездными системами.

Встреча одной звезды с двойной звездной системой

Исследования таких взаимодействий часто рассматривают все три тела как точечные источники, исследуя следующие результаты:

  1. Все три объекта не связаны взаимодействием, в результате чего они существуют отдельно друг от друга.
  2. Столкновение, после которого бинарная звездная система выживает, но ее орбита изменяется третьей звездой.
  3. Возникает обмен, при котором одиночная звезда меняется местом с одной из двойных звезд, выталкивая ее из системы.

Что происходит, когда звезды взаимодействуют в плотных средах, таких как глобулярные кластеры? Фото HST/NASA/ESA]

Сложности расширенных объектов

Но что происходит, если рассматривать тела не как точечные источники, а как расширенные объекты с реальными радиусами (как это происходит в действительности)? Тогда появляются дополнительные сложности:

  • столкновения, когда радиусы звезд перекрываются;
  • общие релятивистские эффекты, когда звезды проходят очень близко друг от друга;
  • приливные колебания, когда силы тяготения во время тесного прохода притягивают звезды, а затем отпускают.

В недавно опубликованном исследовании, возглавляемом Йоханом Сэмсингом (Johan Samsing) из Принстонского университета, авторы показывают, как эти сложности меняют поведение бинарно-одиночных взаимодействий в центрах плотных звездных скоплений.

Изменения под воздействием приливов

Путем моделирования исследователи показали, что под влиянием приливов из-за хаотической эволюции тройного взаимодействия возникает новый результат: приливное воздействие.

Приливные воздействия возникают, когда тесный проход создает приливные колебания в звезде, отнимая энергию с орбиты бинарной системы. При правильных условиях потеря энергии приведет к влиянию звезд, что в конечном итоге вызовет слияние. Этот новый канал для слияний, подобно слияниям, связанным с потерей энергии в гравитационных волнах, может происходить еще чаще, чем столкновения в некоторых системах.

Авторы исследования демонстрируют, что приливные воздействия чаще встречаются для далеко отстоящих дуг от друга двойных объектов и объектов малого радиуса. Например, при эксцентрических слияниях белых карликов и нейтронных звезд приливные воздействия могут доминировать.

Авторы отмечают, что эта интересная популяция эксцентрических компактных двойных систем, вероятно, приводит к уникальным признакам электромагнитных и гравитационных волн. Это предполагает, что дальнейшие исследования таких систем важны для лучшего понимания того, чего можно ожидать, наблюдая, как звезды сталкиваются друг с другом в тесных звездных кластерах.

Источник: aasnova.org

вторник, 19 сентября 2017 г.

Тесные пары сверхмассивных черных дыр

Тесные пары сверхмассивных черных дырПри столкновении радиогалактик  формируются тесно связанные пары сверхмассивных черных дыр.

Исследование, выполненное с помощью нескольких радиотелескопов, подтверждает, что сверхмассивные черные дыры, найденные в центрах галактик, могут при слиянии галактик образовывать гравитационно связанные пары.

Статья, вышедшая 18 сентября в «Nature Astronomy», проливает свет на класс черных дыр, превышающих массу Солнца в 1000000 раз. Видимо, после слияния двух галактик образуются тесно связанные бинарные системы сверхмассивных черных дыр.

«Двойная черная дыра, которую мы обнаружили, имеет наименьшее разделение из всех до сих пор обнаруженных посредством прямой визуализации».
Дэвид Мерритт, Рочестерский технологический институт, профессор физики, соавтор статьи

Сверхмассивные черные дыры, найденные в NGC 7674 (от Земли эту спиральную галактику отделяют приблизительно 400000000 световых лет), разделены расстоянием менее одного светового года.

Тесные пары сверхмассивных черных дыр

Светящаяся спиральная галактика NGC 7674 с мощным активным ядром Фото: НАСА, ЕКА, Команда наследия Хаббла

Исследование проводилось Прети Харбом из Национального центра радиоастрофизики (Университет Пуны, Индия) в соавторстве с его коллегой по Университету Пуны Дхарамом Виром Лалом и Дэвидом Мерриттом из РИТ.

«Объединенная масса этих двух черных дыр примерно в 40000000 раз превышает массу Солнца, а орбитальный период двойной системы составляет около 100000 лет».
Дэвид Мерритт

Класс меньших черных дыр образуется, когда массивные звезды взрываются как сверхновые. Столкновение черных дыр, которые сопоставимы по массе со звездами, привело в 2015 году к знаменательному открытию гравитационных волн. Черные дыры, превышавшие по массе Солнце примерно в 29 и 36 раз, столкнулись в 1,3 миллиардах световых лет от нас.

«Сверхмассивный бинарный генератор создает гравитационные волны с гораздо меньшей частотой, чем характерная частота бинарных частиц звездной массы, и его сигнал не обнаруживается LIGO».
Дэвид Мерритт

Чтобы имитировать высокочувствительный детектор, исследователи использовали метод совместной работы радиотелескопов всего мира и достигли разрешения, примерно в 10 миллионов раз превышающего угловое разрешение человеческого глаза.

В центре NGC 7674 были обнаружены два компактных источника радиоизлучения со свойствами массивных черных дыр, аккумулирующими газ, что подразумевает наличие двух черных дыр.

Галактика, в которой размещается бинарная сверхмассивная черная дыра, излучает радиоволны. Это подтверждает теорию, предсказывающую присутствие компактного бинарного объекта в радиогалактиках, имеющих форму «Z».

«Считается, что эта структура является результатом совместного эффекта слияния галактик, за которыми следует формирование массивного бинарного объекта».
Дэвид Мерритт

Источник: phys.org

среда, 13 сентября 2017 г.

Звездная система, изменившаяся за десятилетия

Единственная звезда, изменившаяся за десятилетияАстрономы, изучающие уникальную бинарную звездную систему AR Scorpii, обнаружили, что за последнее десятилетие изменилась светимость системы. Новые доказательства подтверждают существующую теорию излучения энергии этой необычной звездой. AR Scorpii состоит из быстро вращающегося намагниченного белого карлика, таинственно взаимодействующего со своей звездой-спутником. Недавно было обнаружено, что светимость системы по шкале минут и часов выросла более чем вдвое. Однако изменения заметны и в масштабах десятилетий.

Исследователи из Университета Нотр-Дам проанализировали данные этой системы, собранные миссией K2  Кеплера в 2014 году, до того как звезда прославилась своей уникальностью. В поисках долгосрочных изменений кривой блеска данные AR Scorpii сравнили с архивными изображениями обследований неба, сделанными до 2004 года. Кривая блеска бинарной системы уникальна своим всплеском излучения каждые две минуты, а также большой вариацией яркости в течение примерно 3,5-часового орбитального периода двух звезд.

«Одна из моделей этой системы предсказывает долгосрочные изменения во взаимодействии двух звезд. Был неизвестен временной масштаб этих изменений - от 20 до 200 лет. Просмотрев на K2 и архивные данные, мы сумели показать, что, наряду с почасовыми изменениями, в системе существуют вариации, происходящие в течение десятилетий».
Питер Гарнавич, профессор и заведующий кафедрой физики астрофизики и космологии в Нотр-Дам

Единственная звезда, изменившаяся за десятилетия

AR Scorpii состоит из быстро вращающегося намагниченного белого карлика, таинственно взаимодействующего со своей звездой-спутником Фото: М. Гарлик / Университет Уорвика, ЕКА / Хаббл

Белый карлик - очень плотный остаток звезды типа Солнца. Когда в ней иссякает энергия, гравитация сжимает ядро ​​примерно до размера Земли, но с массой, превышающей земную в 300 000 раз. Кусочек белого карлика размером с чайную ложку весит около 15 тонн. Сжатие звезды также может усиливать ее напряженность магнитного поля и скорость вращения.

Уникальная система прославилась в 2016 году, когда исследователи в Англии обнаружили, что AR Scorpii, считающийся одиночной звездой, оказался быстро меняющейся бинарной системой. Она примечательна тем, что скорость вращения белого карлика вокруг своей оси невероятно высока и вызывает вспышки светимости каждые две минуты. Их амплитуда изменяется в течение 3,5-часового орбитального периода, что не свойственно ни одной другой двойной карликовой системе.

«Мы обнаружили, что 12 лет назад максимальная светимость AR Scorpii появилась чуть позже на его орбите, чем сейчас. Это не раскрыло тайну, однако, стало еще одним кусочком пазла, которым является AR Scorpii».
Колин Литтлфилд, научный сотрудник

Команда в Нотр-Даме наблюдает за системой с помощью телескопа Сары Л. Кризманиха в Иорданском научном зале университета и планирует опубликовать эти результаты в предстоящей статье.

Источник: phys.org

Астрономы впервые наблюдали, как красный гигант пожирает планету

Астрономы команды Кишалая Де ( Массачусетский технологический институт) , впервые наблюдали, как звезда-красный гигант пожирает планету. Они...