Объект Торна – Житкова
Объект Торна-Житкова ( TŻO или TZO ), также известный как гибридная звезда, представляет собой предполагаемый тип звезды , в котором красный гигант или красный сверхгигант содержит нейтронную звезду в своем ядре, образовавшуюся в результате столкновения гиганта с нейтронной звездой. . Гипотеза о таких объектах была выдвинута Кипом Торном и Анной Житков в 1977 году. [ 1 ] В 2014 году было обнаружено, что сильным кандидатом является звезда HV 2112 , расположенная в Малом Магеллановом Облаке (SMC). [ 2 ] [ 3 ] Другой возможный кандидат — звезда HV 11417 , также расположенная в SMC. [ 4 ]
Формирование
[ редактировать ]Объект Торна-Житкова образуется, когда нейтронная звезда сталкивается с другой звездой , часто красным гигантом или сверхгигантом. Сталкивающиеся объекты могут быть просто блуждающими звездами, хотя это может произойти только в чрезвычайно густонаселенных шаровых скоплениях . Альтернативно, нейтронная звезда может образоваться в двойной системе , когда одна из двух звезд станет сверхновой . Поскольку ни одна сверхновая не является идеально симметричной , а энергия связи двойной системы изменяется вместе с потерей массы сверхновой, нейтронная звезда останется с некоторой скоростью относительно своей первоначальной орбиты. Этот удар может привести к тому, что ее новая орбита пересечется с ее спутником, или, если ее спутник является звездой главной последовательности , она может быть поглощена, когда ее спутник превратится в красного гиганта. [ 5 ]
Как только нейтронная звезда входит в красный гигант, сопротивление двойной звездной системы между нейтронной звездой и внешними диффузными слоями красного гиганта приводит к распаду орбиты , а нейтронная звезда и ядро красного гиганта вращаются по спирали друг к другу. В зависимости от их первоначального разделения этот процесс может занять сотни лет. Когда они наконец столкнутся, нейтронная звезда и ядро красного гиганта сольются. Если их совокупная масса превысит предел Толмана-Оппенгеймера-Волкова , то они оба коллапсируют в черную дыру . В противном случае они сольются в одну нейтронную звезду. [ 6 ]
Если нейтронная звезда и белый карлик сольются, это может образовать объект Торна-Житкова со свойствами переменной R Coronae Borealis . [ 7 ]
Характеристики
[ редактировать ]Поверхность нейтронной звезды очень горячая, температура превышает 10°С. 9 K , горячее, чем ядра всех звезд, кроме самых массивных. В этом тепле преобладает либо ядерный синтез аккрецирующего газа, либо сжатие газа гравитацией нейтронной звезды. [ 8 ] [ 9 ] Из-за высокой температуры при падении оболочки красного гиганта на поверхность нейтронной звезды могут происходить необычные ядерные процессы. Водород может сливаться с образованием другой смеси изотопов , чем при обычном звездном нуклеосинтезе , и некоторые астрономы предположили, что быстрый протонный нуклеосинтез , который происходит при рентгеновских вспышках, также происходит внутри объектов Торна-Житкова. [ 10 ]
С точки зрения наблюдений объект Торна-Житкова может напоминать красный сверхгигант . [ 2 ] или, если она достаточно горячая, чтобы сдуть богатые водородом поверхностные слои, богатая азотом звезда Вольфа – Райе (тип WN8). [ 11 ]
Расчетный срок службы TŻO составляет 10 5 –10 6 годы. Учитывая такую продолжительность жизни, вполне возможно, что в настоящее время в Млечном Пути существует от 20 до 200 объектов Торна-Житкова . [ 12 ]
Единственный способ однозначно определить, является ли звезда ТЗО, — это мультисенсорное обнаружение как гравитационных волн внутренней нейтронной звезды, так и оптического спектра металлов, нетипичного для нормального красного сверхгиганта . Уже существующие TŻO можно обнаружить с помощью современных LIGO детекторов ; ядро нейтронной звезды будет излучать непрерывную волну. [ 13 ]
Растворение
[ редактировать ]Было высказано предположение, что потеря массы в конечном итоге завершит стадию TŻO, а оставшаяся оболочка превратится в диск, что приведет к образованию нейтронной звезды с массивным аккреционным диском . [ 14 ] Эти нейтронные звезды могут образовывать популяции изолированных пульсаров с аккреционными дисками. [ 14 ] Массивный аккреционный диск также может привести к коллапсу звезды, став звездным компаньоном нейтронной звезды. Нейтронная звезда также может накопить достаточно материала, чтобы коллапсировать в черную дыру . [ 15 ]
История наблюдений
[ редактировать ]В 2014 году команда под руководством Эмили Левеск утверждала, что звезда HV 2112 имеет необычно высокое содержание таких элементов, как молибден , рубидий , литий и кальций , а также высокую светимость. Поскольку обе характеристики являются ожидаемыми характеристиками объектов Торна-Житкова, это привело команду к предположению, что HV 2112 может быть первым открытием TZO. [ 2 ] Однако это утверждение было оспорено в статье Эммы Бизор и ее соавторов в 2018 году. [ 4 ] которые утверждали, что нет никаких доказательств того, что HV 2112 имеет какие-либо необычные характеристики содержания, кроме возможного обогащения литием, и что ее светимость слишком низка. Они выдвинули еще одного кандидата, HV 11417 , на основании очевидного избытка рубидия и сходной с HV 2112 светимости. Однако с тех пор HV 11417 была идентифицирована как вероятная звезда с гало на переднем плане. [ 16 ]
Список кандидатов ТЖО
[ редактировать ]| Кандидат | Прямое восхождение | Склонение | Расположение | Открытие | Примечания | Ссылки |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ХВ 2112 | 01 час 10 м 03.87 с | −72° 36′ 52.6″ | Маленькое Магелланово Облако | 2014 | Классифицируется как кандидат в сверхгиганты TZO. [ 2 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] или AGB звезда [ 4 ] | [ 2 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 4 ] |
| ХВ 11417 | 01 час 00 м 48.2 с | −72° 51′ 02.1″ | Маленькое Магелланово Облако | 2018 | Классифицируется как звезда AGB. [ 4 ] или звезда с ореолом на переднем плане [ 16 ] | [ 4 ] [ 16 ] |
| V595 Кассиопеи | 01 час 43 м 02.72 с | +56° 30′ 46.02″ | Кассиопея | 2002 | [ 20 ] | |
| я Персей | 03 час 06 м 47.27 с | +55° 43′ 59.35″ | Персей | 2002 | [ 20 ] | |
| КН Кассиопеи | 00 час 09 м 36.37 с | +62° 40′ 04.12″ | Кассиопея | 2002 | [ 20 ] | |
| Водолей | 22 час 03 м 19.69 с | −16° 37′ 35.2″ | Водолей | 1999 | В каталоге как переменная R Crown Borealis. | [ 7 ] |
| ВЗ Стрелец | 18 час 15 м 08.58 с | −29° 42′ 29.6″ | Стрелец | 1999 | В каталоге как переменная R Crown Borealis. | [ 7 ] |
Список кандидатов бывших и будущих ТЖО
[ редактировать ]| Кандидат бывшего ТЗО | Прямое восхождение | Склонение | Расположение | Открытие | Примечания | Ссылки |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ГРО J1655-40 | 16 час 54 м 00.14 с | −39° 50′ 44.9″ | Скорпиус | 1995 | Предполагается, что прародителем как звезды-компаньона, так и черной дыры в этой системе была TŻO. | [ 15 ] |
| БД+61 2536
(ТИЦ 470710327) |
23 час 49 м 18.99 с | +61° 57′ 46.0″ | Кассиопея | 2022 | Массивная иерархическая тройная звездная система, которая может эволюционировать либо в слияние нейтронных звезд , либо в TŻO. | [ 21 ] |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Торн, Кип С .; Житков, Анна Н. (15 марта 1977 г.). «Звезды с вырожденными нейтронными ядрами. I - Структура равновесных моделей». Астрофизический журнал . 212 (1): 832–858. Бибкод : 1977ApJ...212..832T . дои : 10.1086/155109 .
- ^ Jump up to: а б с д и Левеск, Эмили М .; Мэсси, Филип; Зитков, Анна Н.; Моррелл, Нидия (2014). «Открытие кандидата на объект Торна – Житкова в Малом Магеллановом Облаке» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества: письма . 443 : L94–L98. arXiv : 1406.0001 . Бибкод : 2014MNRAS.443L..94L . дои : 10.1093/mnrasl/slu080 . S2CID 119192926 .
- ^ «Астрономы обнаружили первый объект Торна-Житкова, причудливый тип гибридной звезды» . ФизОрг . 4 июня 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Бизор, Эмма; Дэвис, Бен; Кабрера-Зири, Иван; Херст, Джорджия (2 июля 2018 г.). «Критическая переоценка кандидата на объект Торн-Житков HV 2112» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 479 (3): 3101–3105. arXiv : 1806.07399 . Бибкод : 2018MNRAS.479.3101B . дои : 10.1093/mnras/sty1744 . S2CID 67766043 .
- ^ Брандт, В. Ниль; Подсядловский, Филипп (май 1995 г.). «Влияние высокоскоростных ударов сверхновых на орбитальные свойства и распределение на небе двойных нейтронных звезд» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 274 (2): 461–484. arXiv : astro-ph/9412023 . Бибкод : 1995MNRAS.274..461B . дои : 10.1093/mnras/274.2.461 . S2CID 119408422 .
- ^ Оохара, Кен-ичи; Накамура, Такаши (1989). «Трехмерные исходные данные численной теории относительности» . В Эвансе, Чарльз Р.; Финн, Ли С.; Хобилл, Дэвид В. (ред.). Границы в числовой теории относительности . Издательство Кембриджского университета. п. 84. ИСБН 978-0-521-36666-3 .
- ^ Jump up to: а б с Ванчер, Эндрю; Цукер, Дэниел; Валлерстайн, Джордж (апрель 1999 г.). «Вы Водолей — объект Торна – Житкова?» . Астрофизический журнал . 514 (2): 932–938. Бибкод : 1999ApJ...514..932В . дои : 10.1086/306956 .
- ^ Эйх, Крис; Циммерман, Марк; Торн, Кип ; Житков, Анна Н. (ноябрь 1989 г.). «Гигантские и сверхгигантские звезды с вырожденным нейтронным ядром». Астрофизический журнал . 346 (1): 277–283. Бибкод : 1989ApJ...346..277E . дои : 10.1086/168008 .
- ^ Кэннон, Роберт; Эгглтон, Питер; Житков, Анна Н .; Подсяловский, Филипп (февраль 1992 г.). «Структура и эволюция объектов Торна-Житкова» . Астрофизический журнал . 386 (1): 206–214. Бибкод : 1992ApJ...386..206C . дои : 10.1086/171006 .
- ^ Кэннон, Роберт (август 1993 г.). «Массивные объекты Торна – Житкова – структура и нуклеосинтез» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 263 (4): 817–838. Бибкод : 1993MNRAS.263..817C . дои : 10.1093/mnras/263.4.817 .
- ^ Фоэллми, К.; Моффат, AFJ (2002). «Являются ли пекулярные звезды Вольфа-Райе типа WN8 объектами Торна-Житкова?». В Шаре, Майкл М. (ред.). Звездные столкновения, слияния и их последствия . Материалы конференции ASP. Том. 263. arXiv : astro-ph/0607217 . Бибкод : 2002ASPC..263..123F . ISBN 1-58381-103-6 .
- ^ Подсядловский, П.; Кэннон, RC; Рис, MJ (май 1995 г.). «Эволюция и окончательная судьба массивных объектов Торна-Житкова» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 274 (2): 485–490. Бибкод : 1995MNRAS.274..485P . дои : 10.1093/mnras/274.2.485 .
- ^ ДеМарчи, Л.; Сандерс, Дж.; Левеск, EM (апрель 2021 г.). «Перспективы мультимессенджерных наблюдений объектов Торна-Житкова» . Астрофизический журнал . 911 (2): 101. arXiv : 2103.03887 . Бибкод : 2021ApJ...911..101D . дои : 10.3847/1538-4357/abebe1 .
- ^ Jump up to: а б Мерегетти, Сандро (1995). «Вариация 6-секундного рентгеновского пульсара с нисходящим направлением вращения 1E 1048.1-5937». Астрофизический журнал . 455 (опубликовано в декабре 1995 г.): 598. Бибкод : 1995ApJ...455..598M . дои : 10.1086/176607 .
- ^ Jump up to: а б Брандт, В. Ниль; Подсядловский, Филипп; Сигурдссон, Стейнн (1995). «О высокой космической скорости рентгеновской Новой SCO 1994: последствия образования ее черной дыры» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 277 (2): Л35–Л40. Бибкод : 1995MNRAS.277L..35B . дои : 10.1093/mnras/277.1.L35 .
- ^ Jump up to: а б с О'Грейди, Анна (2020). «Холодные, светящиеся и сильно переменные звезды в Магеллановых облаках от ASAS-SN: значение для объектов Торна-Житкова и суперасимптотических звезд гигантской ветви» . Астрофизический журнал . 901 (2) (опубликовано в сентябре 2020 г.): 135. arXiv : 2008.06563 . Бибкод : 2020ApJ...901..135O . дои : 10.3847/1538-4357/абафад . S2CID 221140015 .
- ^ Jump up to: а б Макмиллан, Пол (2018). «Gaia DR2 подтверждает, что объект-кандидат Торна-Житкова HV 2112 находится в Малом Магеллановом Облаке» . Исследовательские заметки Американского астрономического общества . 2 (2) (опубликовано в мае 2018 г.): 18. Бибкод : 2018RNAAS...2...18M . дои : 10.3847/2515-5172/aac0fb . S2CID 125376171 .
- ^ Jump up to: а б Тут, Кристофер (2014). «HV2112, объект Торна-Житкова или суперасимптотическая звезда ветви гиганта» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 445 (опубликовано в ноябре 2014 г.): L36–L40. arXiv : 1406.6064 . Бибкод : 2014MNRAS.445L..36T . дои : 10.1093/mnrasl/slu131 .
- ^ Jump up to: а б Уорли, Клэр (2016). «Правильное движение HV2112: кандидат TŻO в SMC» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 459 (1) (опубликовано в июне 2016 г.): L31–L35. arXiv : 1602.08479 . Бибкод : 2016MNRAS.459L..31W . дои : 10.1093/mnrasl/slw034 .
- ^ Jump up to: а б с Кушнер, Марк Дж .; Вакил, Дэвид; Смит, Верн В.; Ламберт, Дэвид Л .; Плез, Бертран; Финни, Э. Стерл (30 мая – 2 июня 2000 г.). Шара, Майкл М. (ред.). Спектроскопический поиск массивных объектов Торна-Житкова (PDF) . Звездные столкновения, слияния и их последствия. Серия конференций ASP. Том. 263. Американский музей естественной истории, Нью-Йорк. стр. 131–136. Бибкод : 2002ASPC..263..131K . ISBN 1-58381-103-6 .
- ^ Эйснер, Нидерланды; Джонстон, К.; Тунен, С.; Фрост, Эй Джей; Янссенс, С.; Линтотт, CJ; Эгрейн, С.; Сана, Х.; Абдул-Масих, М.; Арельяно-Кордова, Казахстан; Бек, П.Г.; Бордье, Э.; Кэннон, Э.; Эскорца, А.; Фабри, М. (01 апреля 2022 г.). «Охотники за планетами TESS IV: массивная, компактная иерархическая тройная звездная система TIC 470710327» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 511 (4): 4710–4723. arXiv : 2202.06964 . Бибкод : 2022MNRAS.511.4710E . дои : 10.1093/mnras/stab3619 . ISSN 0035-8711 .
