Белые карлики — это компактные остатки звёзд, в которых прекратились ядерные реакции. Такая судьба в конечном итоге постигнет и наше Солнце. Эти чрезвычайно плотные объекты называются вырожденными звёздами, поскольку их структура неинтуитивна: чем они тяжелее, тем меньше их размер.
Белые карлики часто образуют двойные системы, в которых две звезды вращаются друг вокруг друга. Большинство из них древние даже по галактическим меркам и остыли до поверхностных температур около 4000 градусов Кельвина. Однако недавние исследования выявили класс короткопериодических двойных систем, в которых звёзды вращаются друг вокруг друга быстрее, чем один раз в час.
В отличие от теоретических моделей, эти звёзды раздуты до размеров, вдвое превышающих ожидаемые, из-за поверхностных температур от 10 до 30 тысяч градусов Кельвина.
Команда исследователей под руководством Люси Оливии Макнил из Киотского университета решила изучить теорию приливов и использовать её для прогнозирования повышения температуры белых карликов в короткопериодических двойных системах.
Приливные силы часто деформируют небесные тела в двойных системах, определяя их орбитальную эволюцию. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.
«Приливный нагрев имел некоторый успех в объяснении температур горячих юпитеров и их орбитальных свойств по отношению к их звёздам-хозяевам. Поэтому мы задались вопросом: в какой степени приливный нагрев может объяснить температуры белых карликов в короткопериодических двойных системах?» — задаётся вопросом Макнил.
Исследователи разработали теоретическую модель, учитывающую повышение температуры белых карликов в короткопериодических двойных системах. Эта модель полностью обобщена, что позволяет прогнозировать прошлую и будущую эволюцию температур, а также орбитальную эволюцию белых карликов в двойных системах.
Результаты показали, что приливные силы могут сильно влиять на эволюцию таких белых карликов. В частности, приливное воздействие маленького белого карлика влияет на внутреннее нагревание его более крупного, но менее массивного компаньона, вызывая его раздувание и повышение поверхностной температуры как минимум до 10 000 градусов Кельвина.
Из-за этого раздувания команда прогнозирует, что белые карлики обычно должны быть в два раза больше, чем предсказывает теория, когда они начинают взаимодействовать или передавать массу. Следовательно, короткопериодические двойные системы белых карликов могут начать взаимодействовать при орбитальных периодах, которые в три раза длиннее, чем ожидалось ранее.
«Мы ожидали, что приливный нагрев повысит температуры этих белых карликов, но были удивлены, увидев, насколько орбитальный период сокращается для старейших белых карликов, когда их рожковые лепестки вступают в контакт», — говорит Макнил.
Белые карлики в двойных системах с такими короткими орбитальными периодами в конечном итоге будут взаимодействовать и излучать гравитационное излучение. Считается, что они вызывают астрономические явления, такие как сверхновые типа Ia и катаклизмические переменные.
В будущем команда планирует применить свою модель к двойным системам с углеродно-кислородными белыми карликами и, возможно, узнать о предшественниках взрывов типа Ia, уделяя особое внимание тому, способствуют ли реалистичные температуры так называемому сценарию двойного вырождения или слияния.
Предоставлено Киотским университетом.