Источник Х5 в шаровом скоплении 47 Тукана: первый объект класса HOFNAR или важный тест теории эволюции тесных двойных звёзд

 Согласно предложенной нами в 2014 году гипотезе, в результате эволюции мало-массивных рентгеновских двойных (LMXB) могут рождаться не только миллисекундные пульсары, но и нейтронные звёзды нового класса -- HOFNAR (от HOt and Fast Non-Accreting Rotators). Гипотеза основана на теоретическом анализе эволюции аккрецирующих нейтронных звёзд, подверженных неустойчивости r-мод колебаний, связанной с излучением гравитационных волн, уносящих угловой момент, высвобождая энергию вращения. При этом, часть высвобожденной вращательной энергии не уносится гравитационными волнами, а остаётся в звезде и раскачивает колебания и, в конечном счете, превращается в тепло за счет диссипации. Запас вращательной энергии очень велик и этот механизм может поддерживать высокую температуру звезды до сотен миллионов лет, даже после прекращения аккреции. Проведенный в 2014 году анализ литературы показал, что гипотеза HOFNAR может являться альтернативной интерпретацией нескольких известных источников, классифицированных как кандидаты в LMXB системы в спокойном состоянии (qLMXB), на основании теплового рентгеновского спектра, хотя они никогда не наблюдались в состоянии активной аккреции. При этом, был намечен план, по которому анализ оптических наблюдений должен был позволить выбрать наиболее правдоподобную интерпретацию: в случае qLMXB высокая температура нейтронной звезды связана с транзиентной аккрецией, а, значит, должен существовать компаньон заполняющий полость Роша. Для интерпретации как объекта HOFNAR компаньон должен либо отсутствовать, либо существенно не заполнять полость Роша, исключая значимую аккрецию на нейтронную звезду.

В докладе этот план реализован с использованием архивных наблюдений одного из кандидатов в HOFNAR, известного как рентгеновский источник X5 в шаровом скоплении 47 Тукана. В результате, компаньон Х5 отождествлен в оптическом и инфракрасном диапазонах; измерены потоки в 8 фильтрах. По спектру были определены его температура и радиус, согласующиеся с изохронами звёзд малой металличности с массой M=(0.45-0.52) масс Солнца. С учетом орбитального периода (8.67 ч) и радиуса, такая масса соответствует малой степени заполнения полости Роша (~0.6). Это свидетельствует в пользу интерпретации источника Х5 в шаровом скоплении 47 Тукана как первого объекта HOFNAR. Тем не менее, анализ длительности рентгеновских затмений соответствует размеру затмевающего объекта, превосходящему радиус звезды, установленный по оптическим данным. Длительность затмений может согласовываться с размером полости Роша при массе компаньона ~0.3 массы Солнца. Это затрудняет окончательный вывод о природе источника X5, делая этот объект интересным тестом теории эволюции двойных систем.

Работа поддержана грантом Российского Научного Фонда № 22-12-00048-П.