С использованием космического аппарата NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) астрономы впервые получили данные о внутренней области мертвого белого карлика, который «вампирическим» образом поглощает материю своего звездного компаньона.

Команда ученых из Массачусетского технологического института (MIT) смогла подробно изучить ранее недоступную высокоэнергетическую область, окружающую белый карлик в системе EX Hydrae, расположенной примерно в 200 световых годах от Земли.

Система принадлежит к классу, известному как «промежуточные полярные звезды», которые характеризуются сложным радиационным излучением, включая рентгеновское. EX Hydrae включает в себя белый карлик, являющийся завершающей стадией жизни звезд, подобной нашему Солнцу, и его «жертву», звезду-компаньона, которая завершает один оборот вокруг белого карлика каждые 98 минут. Это делает EX Hydrae одной из ближайших известных промежуточных полярных бинарных систем.

Исследователи обнаружили высокую степень поляризации среди рентгеновских лучей, что указывает на согласование направления волн электромагнитного излучения. Они также смогли проследить эту энергичную радиацию до 2000-миловой (3200 километров) колонны разогретого звездного материала, вырываемого из звезды-компаньона и падающего на белый карлик. Это приблизительно половина радиуса самого белого карлика и значительно больше, чем ранее предполагали ученые для подобной структуры. Команда также обнаружила рентгеновские лучи, отражающиеся от поверхности белого карлика, прежде чем рассеиваться, что было предсказано, но никогда ранее не подтверждено.

Промежуточные полярные звезды получили свое название из-за изменений в силе магнитных полей белых карликов. Когда магнитное поле особенно сильно, эти мертвые звезды вытягивают материал из своих компаньонов, который затем течет к полюсам. Однако, когда магнитные поля белых карликов слабые, оторванный материал образует закрученные структуры, называемые аккреционными дисками, вокруг белых карликов. С этого момента украденная звездная материя постепенно поступает на поверхности остаточных звезд.

Ситуация является более сложной для вампирских белых карликов со средним уровнем магнитных полей. Ученые предсказали, что для этих систем аккреционный диск все равно будет формироваться, но его будет притягивать к полюсам белых карликов. Магнитные поля в этих системах затем будут поднимать этот материал, создавая фонтан звездной материи или «аккреционное занавеска», который падает на магнитные полюса белых карликов на скоростях, достигающих миллионов миль в час.

В январе 2025 года исследовательская команда планирует проверить эту идею, изучая систему EX Hydrae на протяжении семи земных дней с использованием IXPE.

Воздействие исследования

Результаты демонстрируют эффективность метода рентгеновской поляриметрии, который измеряет поляризацию рентгеновских лучей, в изучении экстремальных и насильственных звездных окружений.

«Мы показали, что рентгеновская поляриметрия может быть использована для детального измерения геометрии аккреции белого карлика», — заявил руководитель команды Шон Гундерсон из Института астрофизики и космических исследований MIT. «Это открывает возможность для проведения аналогичных измерений в других типах аккреционных белых карликов, у которых также никогда не были предсказаны сигналы рентгеновской поляризации».

Команда продолжает исследовать окружение «вампирских звезд» за пределами EX Hydrae, чтобы лучше понять конечное состояние этих систем — взрывы сверхновых типа Ia, возникающие из-за чрезмерного питания мертвых звезд и обычно приводящие к полному разрушению белого карлика.

«Существует момент, когда слишком много материала падает на белый карлик от звезды-компаньона, и белый карлик больше не может его удерживать; вся система коллапсирует и производит такой тип сверхновой, который можно наблюдать по всей Вселенной и который может быть использован для определения размера вселенной», — резюмировал Маршалл.

Понимание этих систем белых карликов помогает ученым выяснить источники этих сверхновых и рассказывает о экологии галактики. Команда опубликовала свои результаты 10 ноября в журнале Astrophysical Journal.