Астрономы обнаружили красного гиганта, у которого есть невидимый компаньон. Увидеть второй объект напрямую не удаётся, но о его присутствии говорит гравитационное влияние на саму звезду. Систему назвали J0008+0128, а данные для анализа взяли с телескопа LAMOST (китайский спектроскопический обзор неба) и из проекта APOGEE (обзор звёзд Млечного Пути). Работа опубликована в журнале Science Advances.

По оценкам исследователей, масса невидимого компаньона составляет от 1,8 до 2,8 массы Солнца, а наиболее вероятное значение - около 2,2 солнечной. Верхняя граница попадает в так называемый массовый разрыв - промежуток примерно от 2,5 до 5 масс Солнца, где пока не находят ни нейтронных звёзд, ни чёрных дыр.

Нейтронные звёзды - это сверхплотные остатки взорвавшихся массивных звёзд. Обычно их масса близка к 1,4 массы Солнца, и вся она умещается в сферу размером примерно с город, около 20 километров в поперечнике. Пока не известно ни одной нейтронной звезды тяжелее 2,5 массы Солнца. Чёрные дыры, остатки ещё более крупных звёзд, обычно весят не меньше пяти солнечных масс. Что происходит в промежутке между этими значениями, астрономы точно не знают: предел массы нейтронной звезды зависит от поведения вещества при огромных давлениях внутри неё, но уравнения состояния, описывающие это поведение, изучены пока плохо.

Система J0008+0128 интересна не только массой. Её компоненты совершают оборот примерно за 3,3 года, то есть находятся далеко друг от друга. При этом орбита удивительно близка к круговой. Света, кроме излучения красного гиганта, не зафиксировано, поэтому компаньон вряд ли является обычной звездой. Наиболее вероятный кандидат - нейтронная звезда.

Однако сочетание большой массы, широкой и почти круговой орбиты необычно для двойных систем с нейтронными звёздами. Многие тяжёлые нейтронные звёзды входят в тесные пары и, вероятно, набирали массу, перетягивая вещество у соседа. Здесь расстояние слишком велико, а типичных признаков перетекания вещества не видно.

Исследователи провели компьютерные симуляции POSYDON - моделирование эволюции изолированных двойных систем. Ни одна из них не воспроизвела сочетание масс и орбитальных свойств J0008+0128. Авторы пишут, что редкость таких систем вряд ли объясняется только ограниченной выборкой симуляций: скорее, дело в эволюционных особенностях. По их словам, образование подобной системы не исключено, но может требовать редкого сочетания параметров - например, очень эффективного сброса общей оболочки, большой массы при рождении нейтронной звезды и слабого толчка при взрыве сверхновой.

Учёные не исключают и других объяснений. Система может быть тройной: например, два тесных небольших нейтронных остатка плюс красный гигант, или нейтронная звезда, белый карлик и красный гигант. Возможно, раньше это была тройная система, где два малых тела слились. Нельзя полностью сбросить со счетов и очень маленькую чёрную дыру, хотя таких лёгких чёрных дыр пока не находили.

В любом случае объект даёт новые данные для понимания границы между нейтронными звёздами и чёрными дырами. Авторы отмечают: широкую орбиту с низким эксцентриситетом (то есть слабой вытянутостью) трудно объяснить стандартными путями эволюции двойных систем, поэтому нужны улучшенные теоретические модели.

Источник: Phys.org