В Радиоастрономическом институте Германии сообщили, что новые наблюдения подтверждают теорию относительности

Астрономы впервые смогли проследить за тем, как искажается структура пространства-времени вокруг быстро вращающегося белого карлика, наблюдая за уникальной двойной звездой PSR J1141-6545 в созвездии Мухи. Эти наблюдения в очередной раз подтвердили теорию относительности, сообщила в четверг пресс-служба немецкого Радиоастрономического института (MPIfR) со ссылкой на статью в журнале Science.

"Наблюдения за пульсаром, вращающимся вокруг этого белого карлика, показывают, что его орбита "качается" примерно на 150 км в стороны каждые два десятка лет под действием эффектов, связанных с "растягиванием" пространства-времени вокруг PSR J1141-6545", - сказал Виллем ван Штратен, астрофизик из Оклендского технологического университета (Новая Зеландия), чьи слова приводит пресс-служба MPIfR.

Считается, что любое скопление материи большой массы, в том числе и темной, взаимодействует со светом и заставляет его лучи искривляться, как это делают обычные оптические линзы. В некоторых случаях искривление пространства помогает астрономам увидеть сверхдалекие объекты, которые были бы недоступны для наблюдения с Земли без помощи подобных гравитационных линз.

Если же это скопление материи вращается, то оно искривляет не только свет, но и особым образом "закручивает" пространство вокруг себя. Этот процесс, так называемый эффект Лензе-Тирринга, релятивистский аналог знаменитой силы Кориолиса, заставляет ось вращения этих объектов "качаться" в стороны.

Следы существования этого эффекта были в прошлом году открыты у черной дыры V404 в созвездии Лебедя. "Закрученное" пространство особым образом разбило на части диск из материи, окружающий этот объект, превратив его в набор из нескольких колец, которые вращаются под разными углами друг к другу и периодически сталкиваются, порождая мощные вспышки света. У других небесных тел, как предполагали Лензе, Тирринг и Эйнштейн, его сила будет слишком небольшой, чтобы оказывать видимые изменения в их облике.

Ван Штратен и его коллеги выяснили, что подобные искривления в структуре пространства-времени можно наблюдать и вокруг некоторых белых карликов, наблюдая при помощи радиотелескопов за крайне необычной двойной звездой PSR J1141-6545.

По стопам Эйнштейна

Звезда PSR J1141-6545 состоит из двух типов "мертвых" светил - необычно крупного белого карлика, а также пульсара, вращающейся нейтронной звезды. Они удалены друг от друга на рекордно малое расстояние, благодаря чему пульсар совершает оборот вокруг своего соседа всего за пять часов и движется по орбите со скоростью в 1 млн км/ч.

Необычность PSR J1141-6545 заключается в том, что белый карлик в этой системе очень быстро вращается вокруг своей оси благодаря тому, что он родился раньше, чем это сделал его сосед. Это позволило ему "украсть" часть материи звезды, породившей пульсар, и раскрутиться в последние мгновения ее жизни.

Сверхбыстрая скорость вращения белого карлика, его высокая плотность и крайне малое расстояние между "половинами" PSR J1141-6545 натолкнули ван Штратена и его коллег на мысль, что эффект Лензе-Тирринга будет сильно влиять на характер движения пульсара по орбите.

Они проверили эту идею, используя два австралийских радиотелескопа, UTMOST и Паркс, наблюдая на протяжении нескольких лет за тем, как сильно "запаздывали" вспышки волн, вырабатываемые пульсаром в то время, когда он находился на противоположных концах его орбиты. Это позволило им измерить траекторию его движения с точностью в 30 км.

Эти замеры подтвердили, что орбита нейтронной звезды в системе PSR J1141-6545 действительно "качалась" под действием подобных релятивистских эффектов. Это не только еще раз подтвердило теорию относительности Эйнштейна, но и позволило ученым точно измерить массу, диаметр и другие свойства белого карлика и пульсара, в том числе скорости вращения, совпавшие с теоретически предсказанными значениями.

Все это, как считает ван Штратен, говорит о том, что подобные необычные объекты можно будет использовать для сверхточного изучения свойств пульсаров и белых карликов, а также раскрытия тайн устройства их материи, природа которой до сих пор остается предметом дискуссий среди физиков-теоретиков.

https://nauka.tass.ru/nauka/7650155

Астрономы обнаружили испаряющийся ледяной гигант обращающийся вокруг белого карлика

Благодаря помощи Очень Большого Телескопа ESO, международной команде исследователей удалось обнаружить доказательства существования крупной экзопланеты у белого карлика — плотного остатка звезды, некогда напоминавшей наше Солнце. Это первая подобная находка в истории астрономии.

https://www.eso.org/public/news/eso1919/

В общем сложности, ученые обследовали около 7000 белых карликов из Слоуновского цифрового обозрения неба (Sloan Digital Sky Survey). Один из них заметно отличался от остальных. Проанализировав очень слабые изменения светового потока от объекта WDJ0914+1914, астрономы нашли в его спектре следы химических элементов в таких количествах, в каких они никогда ранее не наблюдались у белых карликов.

Астрономы предположили, что найденная аномалия может быть связана с остатком экзопланеты. Чтобы проверить свою гипотезу, они провели серию наблюдений WDJ0914+1914 при помощи установленного на VLT приемника X-shooter. Они показали присутствие в спектре белого карлика водорода, кислорода и серы. Группа обнаружила, что эти элементы находятся в аккрецирующем на белый карлик газовом диске, а не входят в состав самой звезды.

В дальнейшем ученые пришли к выводу, что единственный способ, как может образоваться такой диск — испарение крупной экзопланеты.

Зарегистрированные количества водорода, кислорода и серы очень напоминают те, которые обнаруживаются в глубоких слоях атмосферы ледяных гигантов вроде Нептуна и Урана. Если бы такая планета обращалась на близком расстоянии от горячего белого карлика, его ультрафиолетовое излучение должно было бы сорвать внешние слои ее атмосферы. Часть этого газа образовала бы вращающийся диск, аккрецирующий на поверхность белого карлика. По мнению исследователей, именно это и происходит в системе WDJ0914+1914.

Соединив данные наблюдений и теоретические модели, ученые получили следующую картину. Температура поверхности белого карлика составляет 28 тысяч °C, что почти впятеро больше температуры поверхности Солнца. Диаметр ледяного гиганта в два раза превышает диаметр белого карлика, он обращается вокруг остатка звезды с периодом в 10 дней.

Под действием высокоэнергетического излучения, экзопланета постепенно теряет атмосферу. Большая часть газа улетучивается в космос, но определенное количество вещества стягивается в диск, закручивающийся и вихрем втягивающийся в белый карлик. В результате, на его поверхность ежесекундно выпадает 3000 тонн газа.

Стоит отметить, что орбита ледяного гиганта проходит на расстоянии 10 млн км от WDJ0914+1914. При таком радиусе орбиты, экзопланета должна была быть поглощена на стадии красного гиганта. Поэтому ученые считают, что ледяной гигант приблизился к WDJ0914+1914 уже после того, как тот превратился в белого карлика. Возможно, это произошло в ходе гравитационных взаимодействий с пока еще не открытыми телами системы.

WDJ0914+1914 дает представление о том, какая судьба ждет нашу Солнечную систему. Когда в далеком будущем Солнце исчерпает запасы своего водородного горючего, оно начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. В ходе этого процесса наше светило поглотит Меркурий, Венеру и скорее всего Землю. Затем Солнце сбросит свою внешнюю оболочку, а его выгоревшее ядро превратится в белого карлика.

Мертвый мир на орбите вокруг белого карлика

В процессе изучения остаточного диска, окружающего белый карлик SDSS J1228+1040 (SDSS J122859.93 + 104032.9), коллектив ученых совершил любопытное открытие. Астрономы обнаружили признаки существования крупного обломка, чья орбита проходит на очень небольшом расстоянии от мертвой звезды.

SDSS J1228+1040 удален на 410 световых лет от Земли. В далеком прошлом он представлял собой звезду, чья масса превышала солнечную в два раза. После исчерпания запасов водородного горючего светило начало расширяться, выбрасывая в окружающее пространство свое вещество. В конце концов, звезда полностью лишилась газовой оболочки и от нее осталось лишь ядро. Оно остыло, сжалось и превратилось в белый карлик — объект, размер который сопоставим с размером Земли, но который при этом имеет массу, эквивалентную 70% солнечной.

Ранее считалось, что на небольшом расстоянии от белых карликов не может существовать никаких тел. Предполагалось, что превращение в красного гиганта и последующий сброс оболочки полностью очищает окрестности погибающей звезды. Однако за последние годы астрономы неоднократно находили белые карлики, окруженные дисками, состоящими из обломков, оставшихся от разрушенных приливными силами астероидов, комет, а возможно, и планет.https://phys.org/news/2019-04-heavy-metal-planet-fragment-survives.html

Но случай с SDSS J1228+1040 еще интереснее. Во время изучения окружающего белый карлик обломочного диска астрономы обнаружили периодические отклонения в его излучении. Оно соответствует телу с периодом обращения всего 2 часа. Это совсем немного по космическим меркам. Объект, расположенный на столь близкой дистанции, будет подвергаться мощному приливному воздействию, которое неминуемо разрушит обычное каменное тело.

Выполнив серию моделирований, ученые пришли к выводу, что минимальная средняя плотность объекта, способного противостоять гравитации белого карлика на подобной дистанции должна составлять не менее 8 г/см3. Что касается размеров тела, то в зависимости от его плотности, оно должно иметь диаметр от 4 до 200 км. По мнению исследователей, подобные характеристики соответствую обломку железно-никелевого ядра, оставшемуся от уничтоженной каменной планеты. Ее кора и мантии были разрушены и поглощены умирающей звездой. Ядро же осталось на орбите вокруг белого карлика в качестве своеобразного напоминания об исчезнувшем мире.