Астрономи натрапили на подвійну зірку, просторове розташування якої зробило її практично невловимою, але одночасно унікальною для калібрування детектора гравітаційних хвиль, який запустять у 2034 році.
Співробітники Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (CfA) виявили подвійну систему білих карликів J2322 + 0509, що складаються з ядер гелію. Світність таких зірок вкрай мала. Про першу зареєстровану бінарну систему з гелієвих білих карликів тут же повідомили в журнал Astrophysical Journal Letters.
Білий карлик - це фінальний етап життєвого циклу зірок, подібних до нашого Сонця. Такі об'єкти недостатньо великі, щоб сколапсувати в нейтронну зірку або чорну діру. Коли термоядерні реакції припиняються, залишки водневого палива спалюються в процесах стиснення і розширення. Газова оболонка зірки отримує імпульс і викидається в галактичний простір. Так утворюються планетарні туманності.
Те, що залишиться від зірки після скидання газової оболонки, залежить від вихідної маси. Синтез всередині ядра у найлегших зірок завершується перетворенням водню на гелій. У зірок покрупніше - до 8-11 сонячних мас - на кінцевому етапі утворюються більш важкі елементи: вуглець і кисень, неон і магній.
Білі карлики з гелієвими ядрами практично невидимі в оптичному діапазоні випромінювання. Подвійні системи з таких зірок можна розгледіти, якщо дивитися на них «збоку». З цього ракурсу зірки з різною інтенсивністю по черзі затуляють один одного, поки обертаються навколо загального центру. Система білих карликів J2322 + 0509 орієнтована відносно Землі так, ніби ми дивимося на неї «зверху» і бачимо центр обертання та орбіти зірок, ніби на плоскому малюнку. Щоб підтвердити знахідку, астрономи застосували метод спектрометрії.
Відкриття важливе саме по собі, проте унікальним його робить дещо інше. Взаємодія зірок у подвійній системі зобов'язана супроводжуватися гравітаційними хвилями. За оцінками вчених, хвилі, що випускаються виявленою системою в описаному напрямку, в 2,5 рази сильніше, ніж у перпендикулярному. У 2034 році, коли запустять детектор гравітаційних хвиль LISA, дослідники спробують зареєструвати хвилі від парочки білих карликів. Дані про неї послужать калібрувальними для подальшого виявлення подібних об'єктів у майбутньому.
«Теорії передбачають, що існує безліч подвійних зіркових систем з гелієвими ядрами, - зазначив доктор Уоррен Браун, астроном CfA і провідний автор дослідження, - Наша знахідка стане опорою для пошуку цих моделей за допомогою детектора LISA».
Орбітальний період знайденої системи становить 1201 секунду або трохи більше 20 хвилин. Це третій найкоротший період з усіх коли-небудь виявлених у подвійних систем. За словами вчених, орбіта продовжить скорочуватися через втрати енергії на гравітаційну взаємодію. Однак астрономічна спільнота може бути спокійною. Детектор LISA запустять набагато раніше, ніж зірки зіллються в одного більш масивного білого карлика. За оцінками вчених, злиття відбудеться не раніше ніж через 6-7 мільйонів років.