Астрофізики визначили найкоротшу з зіркових подвійних систем з малою масою

Астрофізики з Північно-Західного університету та Каліфорнійського університету в Сан-Дієго визначили найщільнішу подвійну систему, яка будь-коли спостерігалася серед ультрахолодних карликів. Дві зірки знаходяться в такій близькості, що роблять оберт навколо один одного менш ніж за один земний день, а це означає, що рік кожної зірки триває всього 20,5 годин.

Нещодавно виявлена система LP 413-53AB складається з пари ультрахолодних карликів, що є зірками з дуже малою масою, які випромінюють світло в основному в інфрачервоному діапазоні, що робить їх невидимими для людського ока. Незважаючи на це, вони є одним із найпоширеніших типів зірок у Всесвіті.

Раніше астрономи виявили лише три короткоперіодичні ультрахолодні карликові подвійні системи, всі з яких є відносно молодими — до 40 мільйонів років. Вік LP 413-53AB оцінюється в мільярди років — такий же вік, як і наше Сонце, — але має орбітальний період щонайменше в три рази коротший, ніж у всіх надхолодних карликових подвійних систем, виявлених досі.

«Це захоплююче виявити таку екстремальну систему», — сказав Чі-Чун «Діно» Хсу, північно-західний астрофізик, який керував дослідженням. «В принципі, ми знали, що ці системи повинні існувати, але таких систем ще не було ідентифіковано».

Хсу нещодавно представив дослідження під час прес-брифінгу на 241-му засіданні Американського астрономічного товариства в Сіетлі в рамках сесії на тему «Зірки та їх діяльність».  Хсу є докторантом у галузі фізики та астрономії в Північно-західному коледжі мистецтв і наук Вайнберга та членом Північно-західного центру міждисциплінарних досліджень і досліджень в астрофізиці (CIERA). Він розпочав це дослідження, будучи доктором філософії. студент Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, де його консультував професор Адам Бургассер.

Команда вперше виявила дивну двійкову систему під час дослідження архівних даних. Хсу розробив алгоритм, який може моделювати зірку на основі її спектральних даних. Аналізуючи спектр світла, випромінюваного зіркою, астрофізики можуть визначити хімічний склад зірки, температуру, гравітацію та обертання. Цей аналіз також показує рух зірки, коли вона рухається до спостерігача та від нього, відомий як радіальна швидкість.

Ця ілюстрація порівнює близькість двох карликових зірок у нещодавно відкритій подвійній системі до інших систем. Авторство: Адам Бургассер/Каліфорнійський університет Сан-Дієго

Вивчаючи спектральні дані LP 413-53AB, Хсу помітив щось дивне. Ранні спостереження зафіксували систему, коли зірки були приблизно вирівняні, а їхні спектральні лінії перекривалися, що змусило Сю вважати, що це лише одна зірка. Але коли зірки рухалися по своїй орбіті, спектральні лінії зміщувалися в протилежних напрямках, розділяючись на пари в пізніших спектральних даних. Хсу зрозумів, що насправді дві зірки замкнені в неймовірно тісну подвійну систему.

Використовуючи потужні телескопи в обсерваторії WM Keck, Хсу вирішив самостійно спостерігати за цим явищем. 13 березня 2022 року команда повернула телескопи в бік сузір’я Тельця, де розташована подвійна система, і спостерігала за нею протягом двох годин. Потім вони продовжили додаткові спостереження в липні, жовтні та грудні.

«Коли ми робили це вимірювання, ми могли бачити, як все змінюється протягом кількох хвилин спостереження», — сказав Бургассер. «Більшість подвійних систем, за якими ми стежимо, мають період обертання в роки. Таким чином, ви отримуєте вимірювання кожні кілька місяців. Потім, через деякий час, ви зможете зібрати пазл. За допомогою цієї системи ми могли бачити, як спектральні лінії розходяться в режимі реального часу. Дивовижно бачити, як щось відбувається у Всесвіті в масштабі людського часу».