Вчені проаналізували дані про 42 тисячі подвійних зірок головної послідовності з великою відстанню між компонентами і виявили надлишок пар з майже однаковою масою, що знаходяться на відстані в тисячі астрономічних одиниць. Автори впевнилися в реальності цього ефекту і його статистичній значущості. Імовірно, зірки сформувалися набагато ближче один до одного, але потім поступово розійшлися, пишуть дослідники в препринті на arXiv.org.
Більшість зірок у Всесвіті входять у короткі системи, тобто утворюють подвійні, потрійні та інші групи, що поводяться навколо єдиного центру мас. Так відбувається через переважне формування нових світил у молекулярних хмарах - великих скупченнях холодного газу та пилу, маса яких може сягати мільйонів сонячних.
Одним з основних невирішених завдань в астрономії залишається точний вимір і теоретичне обґрунтування початкової функції мас, тобто розподілу новонароджених зірок по масах. Існуючі спостереження показують подібні розподілу навіть у разі хмар з різними параметрами. Однак спостереження найбільш ранніх етапів формування ускладнено через щільність і непрозорість хмар у багатьох діапазонах, а теоретичний опис - через велику кількість залучених процесів, таких як турбулентність і хімічні реакції в середовищі.
Кратні зоряні системи цікаві з багатьох точок зору: вони можуть породжувати світила унікальних класів (блакитні бродяги), бути попередниками наднових типу Ia, випромінювати гравітаційні хвилі та багато іншого. Однак у контексті зіроутворення вони важливі в першу чергу тим, що детальні спостереження їх орбіт дозволяють визначити параметри компонентів, у тому числі маси.
Дослідження кратних зірок значно просунулися із запуском у грудні 2013 року астрометричного супутника Gaia. Апарат був створений для визначення координат приблизно мільярда зірок нашої Галактики, але завдяки високій точності здатний вимірювати і їх орбітальні рухи в кратних системах, а також кутовий поділ між компонентами.
Астрономи ще кілька десятків років тому звернули увагу на надлишок подвійних зірок зі ставленням мас компонент від 0,95 до 1. Тим не менш, протягом довгого часу це вважалося пов'язано з ефектом спостережної селекції, так як подібні подвійні легше спостерігати. Якщо це пояснення правильне, то збільшення статистики має звести нанівець цей сплеск.
У роботі астрономів з Німеччини, США і Франції під керівництвом Каріма Ель-Бадрі (Kareem El-Badry) аналізується 42 тисячі широких подвійних систем не далі 200 парсек від Сонця з каталогу Gaia. У даних вдалося виділити значущий надлишок схожих зірок. Щоб спростувати вплив ефекту селекції, автори порівняли результати з вибіркою не входять в кратні системи зірок, які, тим не менш, розташовані поруч. У розподілі параметрів останніх ніякого надлишку для світил рівної маси не спостерігається.
Точні астрометричні вимірювання паралаксу, які провела Gaia, дозволяють також визначити фізичну відстань до систем, а не кутову. Це дозволило авторам побудувати графік, де по горизонталі відкладено відстань між компонентами в астрономічних одиницях - середніх віддаленостях між Сонцем і Землею. Виявилося, що знайдене переважання схожих зірок спостерігається аж до екстремальних широких подвійних з поділом в 10 тисяч а. е., тобто приблизно в 250 разів більше, ніж між Сонцем і Плутоном.
Астрономи відзначають, що на даний момент немає теорії, яка могла б пояснити отримані дані, так як фрагментація охолоджуваного щільного ядра молекулярної хмари не повинна породжувати кореляцію між масами зірок, що сформувалися на настільки великих відстанях.
Пояснити виявлену закономірність можна, якщо припустити, що дані зірки спочатку формували набагато більш тісну систему (з поділом не більше 10 а. е.), яка в процесі подальшої еволюції стала настільки широкою. У такому випадку можна домогтися відповідності з деякими сучасними теоріями зореутворення, в яких відтворюється надлишок зірок-близнюків з відносно невеликими поділами.
Автори провели симуляцію ефектів динамічної взаємодії з газом і навколишніми зірками в рамках простої моделі, яка відтворила кореляцію мас аж до екстремальних поділів. Однак дослідники відзначають, що це не дає відповідь на багато інших закономірності, такі як зв'язок між масами зірок у подвійних і відстанню між ними.
Детально про деякі попередні відкриття супутника Gaia спеціально для нас писав астроном Антон Бірюков у матеріалі «Зірки-прибульці». Також нещодавно астрономи вперше отримали фотографію планети і диска біля подвійної зірки, а також виявили подвійну систему зірок-бігунів.