Исследование показало, что две самые массивные из когда-либо обнаруженных контактных звезд в конечном итоге столкнутся в виде черных дыр.

Согласно новому исследованию, проведенному исследователями из UCL (Университетский колледж Лондона) и Университета Лондона, две массивные звезды, соприкасающиеся в соседней галактике, находятся на пути к превращению в черные дыры, которые в конечном итоге схлопнутся вместе, вызывая рябь в ткани пространства-времени. Потсдам. .

Это исследование было принято к публикации в журнале Астрономия и астрофизикапосмотрите на известные двойные звезды (две звезды, вращающиеся вокруг общего центра тяжести) и проанализируйте звездный свет, полученный с помощью комбинации наземных и космических телескопов.

Исследователи обнаружили, что звезды, расположенные в соседней карликовой галактике, называемой Малым Магеллановым Облаком, находятся в частичном контакте и обмениваются материей друг с другом, при этом одна звезда в настоящее время поглощает другую. Они вращаются вокруг друг друга каждые три дня и являются крупнейшими контактными звездами (известными как контактные двойные системы), наблюдаемыми на сегодняшний день.

Сравнив свои наблюдения с теоретическими моделями эволюции двойных звезд, они обнаружили, что в наиболее подходящей модели звезда, которую кормят, превратилась бы в черную дыру и поглотила бы свою звезду-компаньона. Остальные звезды вскоре станут черными дырами.

Эти черные дыры должны были образоваться всего за 2 миллиона лет, но затем они будут вращаться вокруг друг друга в течение миллиардов лет, прежде чем столкнутся с такой силой, что вызовут гравитационные волны — рябь в ткани пространства-времени, которые теоретически можно обнаружить с помощью инструменты. в этом мире.

Доктор философии Мэтью Рикард (UCL Physics & Astronomy), ведущий автор исследования, сказал: «Благодаря детекторам гравитационных волн Virgo и LIGO за последние годы были обнаружены десятки слияний черных дыр. Но до сих пор мы не наблюдали звезду, которая, как ожидается, схлопнется в черную дыру, «такую ​​большую и сходящуюся во временных масштабах, которые короче или даже в целом пропорциональны возрасту Вселенной».

«Наша самая точная модель показывает, что эти звезды сольются в черную дыру через 18 миллиардов лет. Обнаружение звезд на этом эволюционном пути вблизи нашего Млечного Пути дает нам прекрасную возможность узнать больше о том, как формируются эти черные двойные системы».

Соавтор Даниэль Паули, доктор философии. Студент Потсдамского университета сказал: «Эта двойная система является самой массивной контактной двойной системой, наблюдаемой на сегодняшний день. Меньшая, более яркая и горячая звезда, масса которой в 32 раза больше массы Солнца, в настоящее время теряет массу из-за своего более крупного аналога, масса которого в 55 раз превышает массу нашего Солнца».

Черные дыры, которые астрономы видят сегодня, образовались миллиарды лет назад, когда во Вселенной было меньше железа и других тяжелых элементов. Доля этих тяжелых элементов увеличивалась по мере старения Вселенной, что делало слияния черных дыр менее вероятными. Это связано с тем, что звезды с более тяжелыми пропорциями элементов имеют более сильный ветер и быстрее взрываются.

Хорошо изученное Малое Магелланово Облако, расположенное примерно в 210 000 световых лет от Земли, по воле природы составляет одну седьмую часть содержания железа и других тяжелых металлов в нашей галактике Млечный Путь. В этом случае он имитирует условия глубоко в прошлом Вселенной. Но в отличие от более старых и далеких галактик, они находятся достаточно близко, чтобы астрономы могли измерить свойства одиночных и двойных звезд.

В своем исследовании исследователи измерили различные полосы света, исходящего от двойных звезд (спектроскопия), используя данные, полученные за несколько периодов времени с помощью инструментов космического телескопа НАСА «Хаббл» и многокомпонентного исследователя спектроскопии (MUSE) на Очень большом телескопе ESO. Чили, среди прочих телескопов, с длинами волн в диапазоне от ультрафиолета до света и ближнего инфракрасного диапазона.

Используя эти данные, команда смогла рассчитать лучевую скорость звезд, то есть движение, которое они совершают к нам или от нас, а также их массу, яркость, температуру и орбиту. Затем они сопоставили эти параметры с наиболее подходящей эволюционной моделью.

Их спектральный анализ показал, что большая часть внешней атмосферы меньшей звезды была удалена ее более массивным аналогом. Они также отметили, что радиусы обеих звезд превышают полость Роша — область вокруг звезды, где материал гравитационно связан с ней — подтверждая, что часть материала более молодой звезды перетекает на звезду-компаньон.

Говоря о будущей эволюции звезд, Рикард объяснил: «Самые молодые звезды станут первыми черными дырами менее чем через 700 000 лет либо в результате впечатляющего взрыва, называемого сверхновой, либо они могут стать настолько массивными, что превратятся в черные дыры без какого-либо внешний взрыв».

«Они были беспокойными соседями в течение примерно трех миллионов лет, прежде чем первые черные дыры начали формировать партнеров и партнеров в противовес».

Паули, проводивший работу по моделированию, добавил: «Всего через 200 000 лет, мгновение по астрономическим меркам, звезда-компаньон также превратится в черную дыру. Эти две массивные звезды будут продолжать вращаться вокруг друг друга, вращаясь и вращаясь каждые несколько дней. до миллиардов лет».

«Они будут медленно терять эту орбитальную энергию из-за излучения гравитационных волн, пока не будут вращаться вокруг друг друга каждые несколько секунд, и, наконец, сольются вместе через 18 миллиардов лет с массивным выбросом энергии посредством гравитационных волн».