Представители Казанского федерального университета, Института космических исследований РАН и Университета Тюбингена (Германия) изучили, как соотносятся рентгеновские спектры тесных двойных звездных систем (промежуточных поляров), где одна из звезд является магнитным белым карликом, с массами этих белых карликов и другими параметрами систем. Результаты исследования изложены в принятой к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society статье.

Белые карлики – это  компактные объекты, в которые превращаются звезды малой и средней массы на заключительном этапе своей эволюции. Каким образом ученым удалось «взвесить» эти небольшие по размеру, но очень тяжелые небесные тела и вычислить скорость, с которой они перетягивают вещество со звезд-соседок, объяснил один из авторов статьи, научный сотрудник Института астрономии и астрофизики Университета  города Тюбинген, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Рентгеновская астрономия» КФУ Валерий Сулейманов.

«Характерной особенностью промежуточных поляров является аккреционный газовый диск, через который по туго закрученной спирали происходит перетекание вещества с обычной звезды на белый карлик. Магнитное поле белого карлика в этих системах достаточно сильное, оно разрушает внутреннюю часть аккреционного диска вокруг себя, поэтому дальше вещество движется к поверхности белого карлика вдоль магнитных силовых линий почти радиально. Выпадающее вблизи полюсов белого карлика вещество разгоняется до скоростей в несколько тысяч километров в секунду, и перед поверхностью в падающем потоке образуется сильная ударная волна, – рассказывает В.Сулейманов. – После прохождения фронта ударной волны газ замедляется и разогревается до 100 миллионов градусов и выше. Такой газ излучает в жестком рентгеновском диапазоне, и это излучение может регистрироваться орбитальными рентгеновскими обсерваториями. Форма спектрального распределения энергии излучения (спектров) разогретого газа в промежуточных полярах полностью определяется скоростью вещества перед ударной волной, и может быть рассчитана».

Такие расчеты были сделаны авторами исследования для широкого диапазона масс белых карликов и радиуса разрушения аккреционного диска. Ученые использовали данные космических рентгеновских телескопов NuSTAR и Swift/BAT, чтобы извлечь необходимую информацию по полученным ими спектрам 35 промежуточных поляров.

«Сравнивая наблюдаемые рентгеновские спектры с рассчитанными теоретически, нам удалось определить массы всех 35 белых карликов. Их средняя масса оказалась равна 0,79 +/- 0,16 масс Солнца, – говорит астрофизик. – Относительно точно определить скорость выпадения вещества в исследуемых системах удалось благодаря тому, что расстояния до них были измерены космической астрометрической обсерваторией Gaia. Оказалось, что в большинстве исследованных промежуточных поляров скорость выпадения вещества на белые карлики составляет около одной миллиардной массы Солнца в год. Зная это и размеры разрушенных магнитным полем внутренних областей аккреционных дисков, мы смогли оценить и величину магнитного поля белых карликов. Их поле в среднем оказалось в миллионы раз сильнее, чем магнитное поле Земли».

Полученные учеными из России и Германии данные имеют важное значение для понимания эволюции звезд и звездных систем на конечных этапах их существования.