Странная космическая история о Gaia BH2

Астрономы привыкли читать свет звезд, как книгу. Их температура, химический состав, возраст и ход эволюции записаны в спектральных линиях, которые распространяются как подписи. Но звезда, сопровождающая систему Гайя BH2Бинарная система с черной дырой, обнаруженная в 2023 году, оказывается книгой, которую нельзя читать по правилам, поскольку она рассказывает сразу две совершенно разные истории.

С одной стороны, звезда демонстрирует чрезвычайно высокие концентрации так называемых альфа-элементытяжелых химических элементов, образовавшихся на ранних стадиях Вселенная. Эта химическая подпись является классической для звезд возрастом около десяти миллиардов лет, родившихся, когда Галактика была еще молодой. И все же его возраст – если измерить с абсолютной точностью – оказался около пяти миллиардов лет. Для астрономов этот контраст подобен обнаружению недавно построенного дома, полного артефактов средневековья.

Парадокс был открыт благодаря методу астросейсмологии — технике, которая работает для звезд так же, как сейсмология работает для Земли. Малейшие колебания их яркости, так называемые звездные землетрясения, позволяют восстановить их внутреннюю часть. С помощью своего спутника TESS НАСАКоманда Дэниела Хэя из Гавайского университета измерила эти колебания с такой точностью, что позволила определить истинный возраст звезды. Результаты были очевидны: он намного моложе, чем следовало бы, исходя из его химического состава.

Но на этом тайна не заканчивается. Измерение вращения звезды с помощью наземных наблюдений показало, что полный оборот она совершает всего за 398 дней. Для типичного красного гиганта его возраста эта скорость слишком высока. С возрастом звезды замедляются, постепенно теряя импульс и заканчивая медленным вращением. Но в этой конкретной системе что-то дало энергетический импульс.

Преобладающее объяснение указывает не на мирную эволюцию, а на жестокое прошлое. Звезда либо слилась с другой звездой, либо поглотила огромное количество материала после образования черной дыры, которая сегодня является ее компаньоном. В любом случае этот процесс может придать ему дополнительную массу, а также дополнительный импульс. Другими словами, звезда, скорее всего, стала жертвой древней космической катастрофы, которая оставила ключ к разгадке ее химического и механического характера.

Гайя BH2 принадлежит к новому классу покоящихся систем черных дыр, т. е. систем, в которых черная дыра не питается активно звездой и, следовательно, не излучает сильное рентгеновское излучение. Эти черные дыры практически невидимы и были замечены в основном благодаря точным данным миссии. Гайя ЕКА, которое составляет карты тонких движений звезд Млечного Пути. Небольшое колебание звезды-компаньона выдает присутствие невидимого, но чрезвычайно плотного объекта: черной дыры.

Однако на этом странности не заканчиваются Гайя BH2. Эта же группа также изучила Гайя BH3еще одна похожая система, теории которой предсказывали сильные колебания. Вместо этого наблюдения не показали… ничего. Отсутствие осцилляций позволяет предположить, что модели звезд крайне низкой металличности могут нуждаться в серьезном пересмотре. Другими словами, этот класс звезд, похоже, ведет себя не так, как ожидают теоретики.

Ее интерес научный сообщество особенно интенсивно, поскольку последующие наблюдения со спутника TESS обещают более длинные и подробные наборы данных. Это позволит, с одной стороны, подтвердить теорию слияния в Gaia BH2, а с другой – заняться поиском других подобных странных систем.