Ультрафиолет помог обнаружить следы редкого слияния белых карликов

Иллюстрация горячего звездного слияния, сформировавшего сверхмассивный белый карлик WD 0525+526. Автор: Доктор Снехалата Саху/Университет Уорика

Астрономы из Университета Уорика обнаружили убедительные доказательства того, что близлежащий белый карлик на самом деле является остатком слияния двух звезд — редкое звездное открытие, сделанное благодаря ультрафиолетовым наблюдениям космического телескопа «Хаббл» за углеродом в горячей атмосфере звезды.

Белые карлики представляют собой плотные ядра, оставшиеся после того, как звезды исчерпывают свое топливо и коллапсируют. Обычно они размером с Землю, но весят примерно половину массы Солнца и состоят из углеродно-кислородных ядер с поверхностными слоями гелия и водорода. Хотя белые карлики распространены во Вселенной, сверхмассивные (массой больше Солнца) встречаются редко и остаются загадкой для ученых.

В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, астрономы из Уорика сообщают о результатах исследования белого карлика WD 0525+526, расположенного в 130 световых годах от нас. Его масса на 20% превышает солнечную, что делает его «сверхмассивным», и происхождение этого объекта до сих пор не до конца понятно.

Обычно такой белый карлик мог бы образоваться в результате коллапса массивной звезды. Однако ультрафиолетовые данные «Хаббла» показали, что WD 0525+526 содержит небольшие количества углерода, поднимающегося из ядра в его богатую водородом атмосферу — это указывает на то, что он сформировался не из одной звезды, а в результате слияния двух.

«В оптическом диапазоне WD 0525+526 выглядит как массивный, но в целом обычный белый карлик», — пояснила ведущий автор исследования доктор Снехалата Саху, научный сотрудник Университета Уорика. «Однако благодаря ультрафиолетовым наблюдениям «Хаббла» мы смогли обнаружить слабые следы углерода, невидимые для оптических телескопов».

Иллюстрация горячего звездного слияния, сформировавшего сверхмассивный белый карлик WD 0525+526. Автор: Доктор Снехалата Саху/Университет Уорика

«Обнаружение небольшого количества углерода в атмосфере — явный признак того, что этот массивный белый карлик, вероятно, является остатком слияния двух звезд. Это также говорит о том, что подобных объектов может быть гораздо больше, маскирующихся под обычные белые карлики с водородной атмосферой. Только ультрафиолетовые наблюдения могут их выявить».

Обычно водород и гелий образуют плотную оболочку вокруг ядра белого карлика, скрывая такие элементы, как углерод. Однако при слиянии звезд эти слои могут почти полностью выгореть, оставляя тонкую оболочку, которая больше не препятствует выходу углерода на поверхность — именно это и наблюдается у WD 0525+526.

«Мы измерили толщину водородно-гелиевых слоев — она оказалась в десять миллиардов раз меньше, чем у типичных белых карликов», — объяснил Антуан Бедар, соавтор исследования. «Мы считаем, что эти слои были разрушены в процессе слияния, и теперь углерод может выходить на поверхность».

Дополнительную загадку представляет механизм выхода углерода на поверхность в такой горячей звезде. Обычно в более холодных остатках слияний углерод поднимается благодаря конвекции, но WD 0525+526 слишком горяч для этого. Вместо этого ученые впервые обнаружили в белом карлике более тонкий процесс — полуконвекцию, которая медленно выносит углерод в атмосферу.

Иллюстрация космического телескопа «Хаббл» на орбите в 600 км над Землей. Автор: Европейское космическое агентство

«Обнаружение явных следов слияния у отдельных белых карликов — редкое явление», — добавил профессор Борис Гэнсике, руководивший наблюдениями «Хаббла». «Но ультрафиолетовая спектроскопия позволяет выявлять эти признаки на ранних стадиях, когда углерод еще невидим в оптическом диапазоне. Поскольку земная атмосфера блокирует ультрафиолет, такие наблюдения возможны только из космоса, и пока только «Хаббл» способен на это».

По мере дальнейшей эволюции и остывания WD 0525+526 ученые ожидают, что на его поверхности будет появляться все больше углерода. Пока же его ультрафиолетовое свечение дает редкую возможность заглянуть в самые ранние стадии последствий звездного слияния и лучше понять, как заканчивают свою жизнь двойные звезды.

Подробнее: A hot white dwarf merger remnant revealed by an ultraviolet detection of carbon, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02590-y

Источник: University of Warwick