Объе́кт То́рна — Жи́тков ( англ. Thorne — Żytkow object — TŻO; в русскоязычной литературе иногда обозначается как объект Ландау — Торна — Житков в честь Льва Ландау ) — гипотетический звёздный объект: красный гигант (10—15 M _⊙ ) или сверхгигант (с радиусом в несколько а. е. , низкой температурой и светимостью 10 ⁵ L _⊙ ) с нейтронной звездой (масса более 1,4 M _⊙ ) в качестве ядра — возможный результат слияния компонентов массивной двойной системы на стадии с общей оболочкой .

История

Существование подобных объектов предположили Кип Торн и в 1977 году .

Формирование

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 .

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 10 ⁹ К . Эта температура может спровоцировать термоядерный синтез в диске аккрецирующего газа. К подобному результату может привести и сжатие газа под действием силы тяжести нейтронной звезды . 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 .

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 ). Схему эволюции звёзд в массивной тесной двойной системе , изначально состоящей из двух звёзд спектральных классов ОВ, можно представить в следующем виде :

1. OB ₁ +OB ₂ →
2. Звезда Вольфа — Райе (WR ₁ )+OB ₂ →
3. взрыв как сверхновая звезда WR ₁ +OB ₂ →
4. релятивистский объект (С ₁ )+OB ₂ →
5. С ₁ +WR ₂ (или одиночный объект Торна — Житков)→
6. взрыв звезды WR ₂ как сверхновой →
7. два релятивистских объекта (С ₁ +С ₂ ) .

Считается , что объекты Торна — Житков формируются с темпом 1/500—1/1000 в год в нашей Галактике , имеющей массу 10 ¹¹ масс Солнца . Эти данные позволяют рассчитать, что в области пространства радиусом 30 Мпк в год образуются более 30 объектов Торна — Житков.

Попытки обнаружения

В наблюдательных проявлениях объект Торна — Житков может напоминать полностью конвективный красный сверхгигант , 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 .

В качестве кандидатов в подобные системы были предложены несколько объектов (например, U Водолея , RCW 103 ), но ни один из них не был подтверждён. В июне 2014 года появились сообщения об открытии первой звезды такого типа — HV 2112 , которые были опровергнуты в 2018 году, но взамен был предложен новый кандидат – .

См. также

• Квазизвезда
• Экзотическая звезда

Примечания