Остаток сверхновой RCW 103, возможно, хранит следы существования звезды редчайшего класса

Астрофизики из Китая разработали теоретическую модель, в которой необычный точечный источник в центре остатка сверхновой RCW 103, расположенной в созвездии Наугольника, представляется как «потомок» звезды редчайшего класса.

Источник (нейтронная звезда) 1E161348-5055, о котором идёт речь, проявляет себя только в рентгеновском диапазоне, оставаясь невидимым в радиочастотной, инфракрасной и оптической областях. Длительные наблюдения за ним, проведённые в 2005 году на космическом телескопе XMM-Newton, выявили модуляцию рентгеновского излучения с внушительным периодом в 6,67 часа. Обнаружение столь большого периода модуляции у источника в «молодом» остатке сверхновой, возраст которого составляет лишь ~2000 лет, стало полнейшей неожиданностью.

Действительно, 6,67-часовая модуляция хорошо согласовалась бы с орбитальным периодом двойной системы, но объяснить, как компаньон 1E161348-5055 сумел пережить взрыв сверхновой и скрыться от астрономов, рассмотревших RCW 103 во всех диапазонах спектра, чрезвычайно сложно. Эта гипотеза также не даёт ответа на вопрос о том, почему учёные до сих пор не зарегистрировали модуляцию, отвечающую периоду вращения 1E161348-5055. Если же мы примем 6,67 часа за период вращения, то нам придётся решать другую, не менее сложную проблему: нужно будет показать, как изолированный пульсар мог сбросить начальную высокую скорость вращения всего за две тысячи лет.

Модели, в которых рассматривается возможность чрезвычайно быстрого замедления вращения пульсара, известны, но все они не слишком правдоподобны. Решение, найденное авторами, кажется более простым, хотя оно также основывается на предположении, не подтверждённом наблюдательными данными, — гипотезе о существовании редчайшего класса звёзд, объектов Торна — Житков (ОТЖ).

Остаток сверхновой RCW 103 с компактным объектом в центре, который наблюдается как точечный рентгеновский источник (иллюстрация НАСА / CXC / Penn State / G. Garmire et al).

Модуляция рентгеновского излучения 1E161348-5055 (иллюстрация ESA / XMM-Newton / A. De Luca).

Первое описание ОТЖ — массивной звезды с вырожденным нейтронным ядром — американец Кип Торн и полька Анна Житков опубликовали в 1977-м. Объекты такого типа должны выглядеть как красные гиганты или сверхгиганты, которые отличаются от обычных светил повышенным содержанием лития и элементов, образующихся в rp-процессе. Наблюдательные характеристики ОТЖ, как видим, определены довольно чётко, и задача обнаружения подходящей звезды кажется несложной. Однако решить её астрономам пока не удалось, и ничего удивительного в этом нет: по некоторым оценкам, в нашей Галактике могут находиться всего 20–200 ОТЖ (характерное время жизни гипотетических объектов в расчётах приравнивалось к 10⁵–10⁶ лет).

За последние 35 лет теоретики успели придумать несколько способов получения объекта Торна — Житков. Во-первых, к его появлению может привести банальное столкновение нейтронной звезды с массивным светилом главной последовательности. Во-вторых, он может сформироваться в ходе естественной эволюции двойной системы, состоящей из нейтронной и «обычной» звёзд. Наконец, взрыв сверхновой может сообщить рождённой им нейтронной звезде такой вектор скорости, который ведёт прямо к её бывшему компаньону из двойной системы, и их взаимодействие закончится образованием ОТЖ. Именно этот вариант заинтересовал китайскую группу.

Этапы развития ОТЖ просчитаны значительно хуже. Полагают, что его эволюция должна завершаться преобразованием нейтронного ядра и массивной оболочки в чёрную дыру и диск. Авторы рассматривают другую возможность: в их модели оболочка разрушается (неким мощным взрывным процессом или звёздным ветром) ещё до превращения ядра в чёрную дыру. Обнажившийся в результате этого компактный объект, по мысли астрофизиков, и наблюдается как 1E161348-5055, рентгеновское излучение которого поддерживается за счёт аккреции.

Основным преимуществом новой модели называют то, что она легко воспроизводит быстрое замедление вращения нейтронного ядра, объясняя это взаимодействием его магнитосферы с оболочкой ОТЖ. Модель также предсказывает небольшую скорость собственного движения ядра ОТЖ, уже лишённого оболочки, что согласуется с данными наблюдений 1E161348-5055.

Подготовлено по материалам arXiv.