Объект Торна — Житков

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Объе́кт То́рна — Жи́тков (англ. Thorne — Żytkow object — TŻO; в русскоязычной литературе иногда обозначается как объект Ландау — Торна — Житков[1] в честь Льва Ландау) — гипотетический звёздный объект: красный гигант (10—15M[2]) или сверхгигант (с радиусом в несколько а. е., низкой температурой и светимостью 105L[2]) с нейтронной звездой (масса более 1,4M[2]) в качестве ядра — возможный результат слияния компонентов массивной двойной системы на стадии с общей оболочкой[3].

Существование подобных объектов предположили Кип Торн и Анна Житков (en:Anna N. Żytkow) в 1977 году[4]. В качестве кандидатов в подобные системы были предложены несколько объектов (например, U Водолея[5], RCW 103[6]), но ни один из них не был подтверждён. В июне 2014 года появились сообщения об открытии первой звезды такого типа — HV 2112[7][8].

Считается[2], что объекты Торна — Житков формируются с темпом 1/500—1/1000 в год в нашей Галактике, имеющей массу 1011 масс Солнца. Эти данные позволяют рассчитать, что в области пространства радиусом 30 Мпк в год образуются более 30 объектов Торна — Житков.

Существует два способа формирования объекта Торна — Житков. В первом случае он образуется, когда нейтронная звезда сталкивается со звездой, как правило, красным гигантом или сверхгигантом. Сталкивающиеся объекты могут быть просто блуждающими звездами. Этот сценарий очень маловероятен, но он может реализоваться в очень плотных шаровых скоплениях.

Другой, более вероятный способ реализуется в двойной системе. Например, нейтронная звезда сформировалась раньше своего компаньона из более массивной звезды при взрыве сверхновой. Так как взрыв сверхновой не является абсолютно симметричным, нейтронная звезда может уменьшить свою скорость обращения и перейти на более низкую орбиту по отношению к своей первоначальной. Это может привести к тому, что новая орбита нейтронной звезды станет пересекаться с её компаньоном, или, если её компаньон — звезда главной последовательности, она может войти во внешние слои компаньона, когда он станет превращаться в красного гиганта[9].

Как только нейтронная звезда войдёт во внешние слои красного гиганта, она начнёт заметно тормозиться, даже несмотря на то, что оболочка раздувающегося красного гиганта очень разрежена, и нейтронная звезда по спирали начнёт приближаться к ядру красного гиганта, попутно аккрецируя на себя вещество умирающей звезды.

В зависимости от их первоначального расстояния, этот процесс может занять сотни и тысячи лет. Когда они, наконец, столкнутся, нейтронная звезда и ядро красного гиганта сольются. Если их суммарная масса превысит предел Оппенгеймера — Волкова, то они сколлапсируют в чёрную дыру, а взрыв сверхновой рассеет внешние слои звезды. В противном случае оба объекта сольются в единую нейтронную звезду. Температура поверхности нейтронной звезды очень высокая — более 109К. Эта температура может спровоцировать термоядерный синтез в диске аккрецирующего газа. К подобному результату может привести и сжатие газа под действием силы тяжести нейтронной звезды[10][11]. Из-за высокой температуры и огромной силы тяжести, на поверхности падающей нейтронной звезды могут происходить крайне необычные термоядерные процессы. Водород может сливаться не просто в гелий, как это происходит при обычном звёздном нуклеосинтезе, но производить очень необычные смеси изотопов. Существуют предположения, что rp-процесс, который происходит при взрыве сверхновых, также происходит внутри объектов Торна — Житков[12].

Так объект Торна — Житков может выглядеть на пятой стадии своей эволюции: красный гигант и приближающаяся к нему аккрецирующая нейтронная звезда

Объекты Торна — Житков являются относительно редкими по двум причинам: во-первых, они могут образовываться только в массивной тесной двойной системе, а во-вторых, они являются только стадией эволюции подобных систем, которая сама по себе длится недолгое время (требуется примерно 1000 лет, чтобы нейтронная звезда достигла ядра и примерно 1 месяц, чтобы произошел процесс их слияния[2]). Схему эволюции звёзд в массивной тесной двойной системе, изначально состоящей из двух звёзд спектральных классов ОВ, можно представить в следующем виде[1]:

  1. OB1+OB2
  2. Звезда Вольфа — Райе (WR1)+OB2
  3. взрыв как сверхновая звезда WR1+OB2
  4. релятивистский объект (С1)+OB2
  5. С1+WR2 (или одиночный объект Торна — Житков)→
  6. взрыв звезды WR2 как сверхновой
  7. два релятивистских объекта (С12)[1].

В наблюдательных проявлениях объект Торна — Житков может напоминать полностью конвективный красный сверхгигант[1], или, если он достаточно горяч, богатые азотом звезды типа Вольфа — Райе (тип WN8). Подобные объекты также должны обладать большими пространственными скоростями и иметь большие высоты z над галактической плоскостью, поскольку они образовались в двойной системе, испытавшей взрыв сверхновой[1].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 А.М.ЧЕРЕПАЩУК. Тесные двойные звезды на поздних стадиях эволюции (рус.). Astronet. Архивировано 5 сентября 2013 года.
  2. 1 2 3 4 5 Karl Jablonowski. Thorne-Zytkow Objects (англ.). Висконсинский университет в Мадисоне. Архивировано 5 сентября 2013 года.
  3. С. Б. Попов, М. Е. Прохоров. Популяционный синтез тесных двойных (рус.). Популяционный синтез в астрофизике. Astronet. Архивировано 5 сентября 2013 года.
  4. Thorne, Kip; Żytkow, Anna (March 1977). «Stars with degenerate neutron cores. I – Structure of equilibrium models». The Astrophysical Journal 212 (1): 832–858. DOI:10.1086/155109. Bibcode1977ApJ...212..832T. (англ.)
  5. Vanture, Andrew; Zucker, Daniel; Wallerstein, George (April 1999). «U Aquarii a Thorne–Żytkow Object?». The Astrophysical Journal 514 (2): 932–938. DOI:10.1086/306956. Bibcode1999ApJ...514..932V. (англ.)
  6. X. W. Liu, R. X. Xu, G. J. Qiao, J. L. Han, Z. W. Han, X. D. Li, E. P. J. van den Heuvel. The extremely long period X-ray source in a young supernova remnant: a Thorne-Zytkow Object descendant? (англ.). arXiv.org (19 июля 2012).
  7. Александр Федоров. Астрономы обнаружили первый объект Торна - Житков – необычный тип гибридной звезды. Km.ru (10 июня 2014). Проверено 12 июня 2014.
  8. University of Colorado at Boulder Astronomers discover first Thorne-Zytkow object, a bizarre type of hybrid star (англ.). — Science Daily (англ.), 4 June 2014.
  9. Brandt, Niel; Podsiadlowski, Philipp (May 1995). «The effects of high-velocity supernova kicks on the orbital properties and sky distributions of neutron-star binaries». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 274 (2): 461–484. Bibcode1995MNRAS.274..461B. (англ.)
  10. Eich, Chris; Zimmerman, Mark; Thorne, Kip; Żytkow, Anna (November 1989). «Giant and supergiant stars with degenerate neutron cores». The Astrophysical Journal 346 (1): 277–283. DOI:10.1086/168008. Bibcode1989ApJ...346..277E. (англ.)
  11. Cannon, Robert; Eggleton, Peter; Żytkow, Anna; Podsialowsky, Philip (February 1992). «The structure and evolution of Thorne-Zytkow objects». Astrophysical Journal 386 (1): 206–214. DOI:10.1086/171006. Bibcode1992ApJ...386..206C. (англ.)
  12. Cannon, Robert (August 1993). «Massive Thorne–Żytkow Objects – Structure and Nucleosynthesis». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 263 (4): 817. Bibcode1993MNRAS.263..817C. (англ.)