Астрономы обнаружили, что взрывные звёздные системы могут формироваться с участием третьей звезды

На этом изображении показана тройная звёздная система, где две звезды связаны тесной гравитационной орбитой. Яркая звезда справа на переднем плане — белый карлик, который перетягивает массу у своего компаньона. Со временем накопление массы на белом карлике приведёт к периодическим взрывам. Вместе эти две звезды образуют объект, называемый катаклизмической переменной. Автор: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Когда белые карлики — горячие остатки звёзд, подобных нашему Солнцу — находятся на тесной орбите с другой звездой, они иногда «воруют» массу у своего компаньона. Украденное вещество накапливается на поверхности белого карлика, вызывая вспышки, известные как новые.

Теоретики давно предсказывали, как формируются эти нестабильные пары, называемые катаклизмическими переменными (CV). Однако новое исследование под руководством Калифорнийского технологического института (Caltech) раскрыло неожиданный поворот: в некоторых случаях третья звезда, вращающаяся дальше от основной пары, может быть ключевым фактором их сближения.

«Наши результаты открывают ещё один путь формирования катаклизмических переменных», — говорит Карим Эль-Бадри, доцент астрономии в Caltech и соавтор новой статьи, опубликованной в Publications of the Astronomical Society of the Pacific. «Иногда скрытая третья звезда играет решающую роль», — добавляет он. Ведущим автором исследования является аспирант Caltech Чейенн Шариат.

Ранее учёные считали, что CV формируются в процессе «эволюции общего конверта», когда звёзды сближаются благодаря газовой оболочке, окружающей их. Стареющая звезда, которая должна превратиться в белый карлик, расширяется до красного гиганта, охватывая обе звезды и создавая общий конверт. Эта оболочка заставляет звёзды сближаться, пока в итоге не выбрасывается, оставляя тесную пару, в которой белый карлик начинает перетягивать массу у компаньона.

Хотя в этих описаниях третья звезда не упоминалась, команда предположила, что она может играть роль. Ведь тройные звёздные системы действительно влияют на динамику других типов звёздных пар.

Для проверки гипотезы исследователи использовали данные миссии Gaia Европейского космического агентства. В этих наблюдениях они идентифицировали 50 CV в иерархических тройных системах — где две звезды расположены близко, а третья находится дальше и вращается вокруг основной пары. Оказалось, что как минимум 10% всех известных CV входят в тройные системы.

Этот процент оказался выше ожидаемого, если бы тройные звёзды не влияли на формирование CV. Чтобы разобраться, учёные провели компьютерное моделирование, проанализировав 2000 гипотетических тройных систем. В 20% случаев CV формировались без традиционного механизма «общего конверта» — третья звезда влияла на орбиту пары, сближая их.

«Гравитация третьей звезды заставляет бинарную систему двигаться по сверхэксцентричной орбите, что сближает компаньона с белым карликом. Приливные силы рассеивают энергию, сокращая и округляя орбиту», — объясняет Шариат. «Звезде не нужно проходить через общий конверт».

В 60% симуляций тройная система ускоряла процесс эволюции общего конверта, а в оставшихся 20% CV формировались классическим способом — только из двух звёзд. Учитывая реальное распределение звёзд в галактике, модели предсказали, что около 40% всех CV могут образовываться в тройных системах.

Исследование также показало, что тройные системы, формирующие CV, изначально имеют более широкие конфигурации — расстояние между парой и третьей звездой превышает 100 астрономических единиц (1 а.е. — расстояние от Земли до Солнца). Анализ данных Gaia подтвердил это: тройные системы с CV действительно отличались большими расстояниями.

«Последние 50 лет люди объясняли формирование CV моделью эволюции общего конверта, — говорит Эль-Бадри. — Никто не замечал, что это часто происходит в тройных системах».

Дополнительная информация: Cheyanne Shariat et al, Cataclysmic Variables in Triples: Formation Models and New Discoveries, Publications of the Astronomical Society of the Pacific (2025). DOI: 10.1088/1538-3873/add5a1

Источник: California Institute of Technology