Астрономы объяснили редкость двойных систем белый карлик – коричневый карлик

Двойные системы, состоящие из белого карлика и коричневого карлика, остаются одними из самых редких объектов в окрестностях Солнца. Международная группа астрономов провела популяционное моделирование, чтобы понять, чем вызвана их малочисленность: особенностями формирования двойных, их эволюцией или ограничениями наблюдений.

В работе, опубликованной на arXiv, исследователи расширили код популяционного синтеза MRBIN, добавив модели эволюции коричневых карликов и расширенную начальную массовую функцию. Это позволило впервые смоделировать рождение и развитие таких систем в полном объёме.

Расчёты показали, что в пределах 100 парсеков от Солнца должно находиться 13 ± 5 двойных систем белый карлик – коричневый карлик. Это соответствует наблюдаемым данным и подтверждает, что такие пары действительно крайне редки: они составляют лишь 0,1% от общего числа локальных белых карликов.

Модель хорошо воспроизвела наблюдаемые распределения белых карликов по массам, температурам и орбитальным периодам. Однако выявились и расхождения: смоделированные коричневые карлики оказались систематически горячее реально наблюдаемых. Это может указывать на неточности в моделях атмосфер или на недостаточный учёт процессов остывания.

Особое внимание авторы уделили тесным двойным системам, которые формируются через фазу общей оболочки. При стандартной эффективности этого процесса, принятой равной 0,3, моделирование даёт меньше тесных пар, чем наблюдается. По мнению авторов, для объяснения короткопериодических систем может потребоваться более высокая эффективность выброса оболочки.

Кроме того, расчёты воспроизвели наблюдаемый дефицит систем с промежуточными орбитальными периодами — между тесными пост-общими оболочками и широкими невзаимодействующими парами. Также модель показала ослабление так называемой пустыни коричневых карликов у двойных с главной последовательностью, что важно для понимания формирования субзвёздных компаньонов.

Таким образом, редкость двойных систем белый карлик – коричневый карлик в окрестностях Солнца объясняется комбинацией процессов образования и эволюции двойных, а также наблюдательной селекцией. Дальнейшие наблюдения и уточнение моделей помогут проверить эти выводы.