Недавно открытый дважды двойным пульсар J0737-3039 приносит новые
сюрпризы - по предположению израильских ученых, вторая нейтронная звезда образовалась из звезды с
недопустимо малой (в рамках современных представлений) массой. Если их выводы подтвердятся,
необходимо будет дополнить картину последних стадий эволюции массивных
звезд.
Нейтронные звезды являются одним из интереснейших астрофизических объектов - это сверхплотные объекты с радиусом порядка 10 км, состоящие в основном из нейтронов. Нейтронные
звезды образуются на последних этапах эволюции массивных (с массой в несколько масс Солнца) звезд.
Их рождение сопровождается грандиозным катаклизмом - взрывом звезды, наблюдаемом на Земле как
вспышка сверхновой. При взрыве звезда теряет свои внешние оболочки, а ее ядро в процессе
гравитационного коллапса превращается в нейтронную звезду. Существование таких звезд было
предсказано еще в тридцатых годах прошлого века, однако долгое время казалось, что обнаружить их
будет невообразимо сложно. Только в конце 1960-х годов удача улыбнулась ученым: нейтронные звезды
проявили себя в совершенно неожиданном амплуа - английские радиоастрономы обнаружили источники
строго периодических радиоимпульсов, названные ими пульсарами. Пульсары оказались теми самыми
загадочными нейтронными звездами.
Исследование пульсаров принесло ученым богатейщую информацию, в частности, многолетнее
наблюдение за двойной системой, в которой один из компонентов является пульсаром, а второй - просто
нейтронной звездой, впервые позволило косвенные образом зафиксировать излучение гравитационных
волн данной системой (период обращения компонентов системы вокруг центра масс постоянно
уменьшается в достаточно хорошем соответствии с тем, что следовало бы ожидать в предположении о
потере энергии на излучение гравитационных волн). Еще более интересный объект был обнаружен в 2003
г. Сначала казалось, что открыта
наиболее тесная пара нейтронных звезд , одна из которых является пульсаром. Однако впоследствии
было установлено, что пульсарами являются оба компонента, т.е. впервые был обнаружен дважды двойной пульсар .
Один из компонентов двойной системы, более старый пульсар, J0737-3039A с массой около 1.4 масс
Солнца, образовался в результате взрыва сверхновой около 210 миллионов лет назад, второй компонент,
пульсар J0737-3039B с массой примерно 1.25 масс Солнца, образовался около 50 миллионов лет назад.
Именно более молодой пульсар привлек к себе внимание израильских ученых: рассмотрев возможные
сценарии образования подобной системы, они высказали предположение, что этот пульсар, по-видимому,
образовался совершенно необычным образом - из маломассивной звезды без обычного в таких случаях
взрыва сверхновой, сопряженного с большой потерей массы [1].
В рамках стандартной модели образование более молодого пульсара должно было произойти при
взрыве гелиевой звезды с массой не менее 2.1 масс Солнца. Потери массы, как можно видеть из
сопоставления нынешней массы компонента B и родительской звезды, должны были быть довольно
значительны. А это, в свою очередь, должно было привести к тому, что двойная система приобретет
достаточно большую скорость - скорость центра масс двойной системы после рождения второго
пульсара, согласно расчетам, должна превышать 120 км/с. Такая скорость плохо согласуется с малым
удалением от плоскости галактики - около 50 парсек, но первые измерения скорости движения системы
дали значение 140 км/c, хорошо согласующееся с "теоретическим" значением. Однако более поздние
измерение дали существенно более низкое значения - чуть менее 70 км/с, которое сильно расходится с
ожидаемым на основании стандартного сценария рождения нейтронных звезд.
Цви Пиран и Нир Шавив провели моделирование рождения и поведения двойной системы J0737-3039
методом Монте-Карло; даже без введения ограничения на допустимую скорость системы в соответствии
с более поздними данными лишь в 3 % случаях удавалось получать параметры системы,
соответствующие наблюдаемым, для массы "родительской" звезды компонента B больше 2.1 масс
Солнца. С кинематической точки зрения гораздо более предпочтительно решение, когда масса
родительской звезды равна всего 1.4 масс Солнца (соответственно, потеря массы при превращении
звезды в нейтронную мала и центру масс системы сообщается очень малая скорость).
Конечно, для прояснения истины требуются более точные измерения скорости движения системы,
которые будут выполнены в ближайшие годы. Но если гипотеза израильских ученых окажется верна, то
мы имеем дело с нейтронной звездой, образовавшейся из маломассивной звезды без большой потери
массы, что потребует существенной модификации представлений об образовании нейтронных звезд.
Например, по предположению авторов, речь может идти об образовании нейтронной звезды из горячего
белого карлика с массой, чуть-чуть превышающей критическую чандрасекаровскую массу (по мере охлаждения белого
карлика "избыточное" тепловое давление исчезает, и давление вырожденного электронного газа уже не в
состоянии компенсировать силу тяжести - происходит коллапс).
1. Tsvi Piran and Nir Shaviv. Phys.Rev.Lett, v.94, 051102 (2005).