Модель показала, почему Gaia видит так мало чёрных дыр и нейтронных звёзд в двойных системах

Международная группа исследователей представила первую модель, оценивающую, сколько двойных систем, состоящих из компактного объекта и яркой звезды, попало в Млечный Путь из разрушенных плотных звёздных скоплений. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.

Учёные объединили крупномасштабное моделирование формирования звёздных скоплений (EMP?Pathfinder) с высокоточными N?body расчётами динамической эволюции двойных с компактными объектами. Это позволило предсказать, что за всю историю Галактики из ныне распавшихся скоплений выделилось около 300 тысяч белых карликов, 150 тысяч чёрных дыр и 1 тысяча нейтронных звёзд, входящих в двойные с яркими компаньонами.

Однако синтетические наблюдения, выполненные с помощью конвейера gaiamock, показали, что в каталоге Gaia DR3 эти объекты практически не видны. С вероятностью 90% модель обнаруживает лишь около двух систем с белыми карликами, ни одной нейтронной звезды и ни одной чёрной дыры. Основная причина?— большинство таких двойных находится за пределами дистанции, на которой Gaia способна их уверенно регистрировать.

Ожидаемый каталог Gaia DR4, как поясняют авторы, увеличит количество обнаруженных систем лишь незначительно?— примерно до 14 белых карликов в двойных. Чёрные дыры и нейтронные звёзды по?прежнему останутся невидимыми. Эффект от расширения зоны поиска нивелируется ухудшением астрометрической и фотометрической точности для далёких источников.

Особый интерес представляет сравнение популяций. Хотя число двойных с чёрными дырами сопоставимо с числом систем с белыми карликами, детектируются они гораздо реже. Чёрные дыры, как правило, имеют менее массивных и тусклых компаньонов, а их орбитальные периоды длиннее, что затрудняет накопление достаточного временного покрытия наблюдений.

Для нейтронных звёзд модель даёт неожиданный результат: наблюдаемое в Gaia обилие нейтронных звёзд с малометалличными компаньонами в гало Галактики не согласуется с их происхождением из разрушенных плотных скоплений. Исследователи предполагают, что эти системы могли возникнуть в результате аккреции карликовых галактик с низким содержанием металлов, эволюции изолированных двойных или особенностей физики сверхновых.