Пара білих карликів із шестихвилинною орбітою випромінює сильні гравітаційні хвилі

Астрономи виявили надщільну пару білих карликів eRASSU J0608, чия орбіта триває лише трохи більше шести хвилин. Спостереження показують, що їхня орбіта швидко розпадається через втрату енергії на гравітаційні хвилі, тож у майбутньому ця система може стати ключовою мішенню для космічних детекторів на кшталт LISA. Про це повідомляє видання Universe Today.

Незвичне рентгенівське джерело з пульсом у 374 секунди

Система eRASSU J0608 спершу була відома як рентгенівське джерело з яскравими спалахами кожні 374 секунди, тобто трохи більше шести хвилин. Коли астрономи бачать настільки регулярні імпульси, зазвичай це пов’язано з періодичним рухом: обертанням нейтронної зорі у випадку пульсарів або затемненнями в подвійних системах.

Команда дослідників вирішила з’ясувати природу цього сигналу. Вони використали дані приладу Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), встановленого на Міжнародній космічній станції, а також рентгенівської обсерваторії Einstein Probe. Аналіз показав, що eRASSU J0608 — це надщільна пара білих карликів на надзвичайно тісній орбіті.

Матеріал переливається напряму між зорями

Зорі в цій системі розташовані настільки близько одна до одної, що речовина, яку втрачає один білий карлик, не формує навколо них спільний акреційний диск. Замість цього вона майже одразу захоплюється другим компонентом системи.

Саме тому рентгенівське випромінювання приходить у вигляді регулярних спалахів, а не постійного сяйва. Ми бачимо рентгенівські промені від перегрітого газу лише тоді, коли геометрія системи «вишикується» потрібним чином відносно Землі.

Швидкий розпад орбіти через гравітаційні хвилі

Щоб простежити еволюцію системи, автори порівняли нові дані з архівними спостереженнями рентгенівської обсерваторії XMM-Newton. Це дало змогу оцінити зміни в орбіті eRASSU J0608 за період понад трьох років.

Виявилося, що орбіта двох білих карликів помітно скорочується. Швидкість цього орбітального розпаду узгоджується з теоретичними розрахунками втрати енергії через випромінювання гравітаційних хвиль. Подібні ефекти вже спостерігалися в інших подвійних системах, але в eRASSU J0608 темп змін є одним із найвищих, відомих для таких об’єктів.

Це означає, що система є однією з найпотужніших джерел гравітаційних хвиль серед подвійних зір. Оцінена так звана «масса чирпу» (chirp mass), яка визначає форму гравітаційного сигналу, становить близько 0,43 маси Сонця.

Чому відстань така важлива для майбутніх детекторів

Попри детальні рентгенівські спостереження, астрономи поки що не знають, на якій відстані від нас розташована eRASSU J0608. Це критичний параметр: як і світло від звичайних зір, гравітаційні хвилі слабшають із відстанню за законом оберненого квадрата. Чим далі система, тим слабшим буде її сигнал.

Команда сподівається знайти в системі третю зорю-компаньйона. Її наявність могла б допомогти точніше виміряти відстань до eRASSU J0608 за допомогою додаткових динамічних ефектів.

Якщо ж виявиться, що система розташована відносно недалеко, її гравітаційні хвилі можуть виявитися достатньо сильними для реєстрації майбутніми космічними обсерваторіями, такими як LISA. У такому разі eRASSU J0608 стане своєрідним «еталонним джерелом», за допомогою якого можна буде калібрувати гравітаційні сигнали від інших об’єктів.