Відстань до eRASSU J0608 може визначити її майбутнє як джерела гравітаційних хвиль

Дві білі карликові зорі в системі eRASSU J060839.5−704014, або eRASSU J0608, роблять повний оберт одна навколо одної трохи більш як за шість хвилин. Новий аналіз спостережень NICER, Einstein Probe та архівних даних XMM-Newton показав: цей час і далі зменшується. Система швидко стискає свою орбіту, тож може стати помітним постійним джерелом низькочастотних гравітаційних хвиль для майбутніх космічних місій.

Але є принципова невідомість — відстань до об’єкта. Саме вона визначатиме, наскільки сильним буде сигнал, що дійде до Землі, і чи зможе eRASSU J0608 стати так званим верифікаційним джерелом для LISA — космічної антени для пошуку гравітаційних хвиль.

Орбіта тривалістю 374 секунди — і вона скорочується

Дослідники визначили орбітальний період системи з високою точністю: 374,15013 секунди. Швидкість його зміни становить −4,7(1) × 10⁻¹¹ секунди за секунду. Негативний знак означає, що кожен наступний оберт стає ледь коротшим за попередній.

Узгоджене за фазою рентгенівське хронометрування охоплює понад три роки. Виміряне скорочення орбіти сумісне з утратою системою орбітального моменту через випромінювання гравітаційних хвиль. 2

Раніше в eRASSU J0608 уже виявили надм’які рентгенівські пульсації з періодом близько 374 секунд і майже повною модуляцією. Її класифікували як надкомпактну подвійну систему з двох білих карликів, що лежить на передньому плані в напрямку Великої Магелланової Хмари. 14

Чому речовина не формує звичний акреційний диск

Спостереження підтримують модель прямого ударного акреціювання. За такого сценарію газ, який одна біла карликова зоря передає іншій, не встигає сформувати навколо зорі-одержувача звичний круглий акреційний диск. Натомість потік безпосередньо вдаряє в її поверхню та нагріває невелику ділянку.

Під час обертання системи ця гаряча зона то з’являється, то зникає з нашого поля зору. Так і виникає періодична яскрава фаза в надм’якому рентгенівському діапазоні. Ця інтерпретація пов’язує виняткову компактність пари з її рентгенівською поведінкою та пояснює відсутність звичайного диска. 214

Велика чирп-маса робить систему перспективною

Якщо основною причиною виміряного скорочення періоду справді є гравітаційне випромінювання, розрахункова чирп-маса eRASSU J0608 дорівнює приблизно 0,43 маси Сонця. Це комбінований параметр мас двох компонентів, який визначає зміну частоти й амплітуди гравітаційно-хвильового сигналу подвійної системи.

Поєднання такої чирп-маси з надзвичайно короткою орбітою робить eRASSU J0608 сильним кандидатом на джерело низькочастотних гравітаційних хвиль. Проте наразі це саме кандидат: характеристики орбітального руху можна оцінити з хронометрування, тоді як сигнал, виміряний біля Землі, залежить і від відстані до джерела. 2

Відстань — головна відсутня величина

Хоча об’єкт спостерігається в напрямку Великої Магелланової Хмари, його реальна відстань досі невідома. Автори роботи зазначають: відстань приблизно 1–2 кілопарсеки узгоджується зі сценарієм уніполярного індуктора, тоді як відстань щонайменше близько 5 кілопарсеків більше підтримувала б пряме ударне акреціювання. 2

Це критично для гравітаційно-хвильової астрономії. Що далі розташоване джерело, то слабшим є його сигнал на Землі. Тож близька eRASSU J0608 могла б бути серед потужніших відомих галактичних сигналів від компактних подвійних систем у низькочастотному діапазоні. Значно віддаленіша система матиме слабшу вимірювану деформацію простору-часу — попри швидку орбіту та велику оцінену чирп-масу.

Точна відстань не лише допоможе остаточно розрізнити моделі акреціювання. Вона дасть змогу кількісно передбачити гравітаційно-хвильовий сигнал і перевірити, чи може система бути стабільним, добре змодельованим верифікаційним джерелом для LISA. Один із можливих шляхів — виявити й дослідити третій зоряний компонент: його рух може надати астрометричні або динамічні дані для обмеження відстані. 2

Що вже доведено, а що ще ні

Нова робота показує, що eRASSU J0608 є однією з найшвидше еволюціонуючих відомих надкомпактних подвійних систем із двох білих карликів. Скорочення її орбіти узгоджується з втратами енергії на гравітаційні хвилі, а пряме ударне перенесення речовини має вагому підтримку з боку рентгенівських спостережень. 2

Однак дослідження поки не доводить, що eRASSU J0608 неодмінно буде серед найгучніших подвійних джерел для LISA. Відповідь залежить від її відстані. Допоки її не виміряно надійно, система лишається винятково перспективним кандидатом, але не повністю передбачуваним еталонним джерелом. 2