Команда телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского российской обсерватории «Спектр-РГ» продолжает увеличивать количество известных симбиотических рентгеновских систем в нашей Галактике. Одну из них удалось обнаружить с помощью искусственного интеллекта, который помог отобрать ее среди сотен тысяч источников рентгеновского излучения. Наблюдения ART-XC и других телескопов подтвердили ее природу.
Эволюция симбиотической рентгеновской двойной. Рисунок: ИКИ РАН
Большая часть звезд в нашей Галактике входит в состав двойных или множественных систем. В этом смысле наше Солнце — представитель меньшинства «одиноких» звезд. Дальнейшая судьба двойной системы определяется практически с момента ее рождения. В зависимости от масс входящих в нее звезд и размера орбиты можно рассчитать наиболее вероятные варианты ее эволюции в будущем. Для двойных систем, в которых одна из звезд имеет массу больше восьми солнечных, одним из промежуточных этапов эволюции может стать этап рентгеновской двойной.
Когда более массивная звезда уже успевает израсходовать свое ядерное топливо, она вспыхивает как сверхновая и превращается в компактный объект. Если ее начальная масса была очень большой, то она станет черной дырой, если поменьше — то нейтронной звездой.
Вторая звезда, родившаяся с меньшей массой, эволюционирует медленнее, поэтому в ней еще продолжается термоядерное горение. Вещество этой звезды может начать перетекать на компактный объект — в таком случае ее называют донором, а сам процесс перетекания вещества — аккрецией. При аккреции выделяется большое количество энергии, поэтому такие системы оказывается удобно обнаруживать в рентгеновском диапазоне.
«Перепись» населения рентгеновского неба позволяет проверять детали совместной эволюции звезд в тесных двойных системах.
Из множества рентгеновских двойных команду телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского сейчас заинтересовали так называемые симбиотические рентгеновские двойные (symbiotic X-ray binaries, SyXB). В таких системах плотный ветер красного гиганта аккрецирует на нейтронную звезду.
Детальные расчеты, проведенные группой ученых из Института астрономии РАН и Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова в 2019 г., предсказывают, что в нашей Галактике должно быть около двух сотен таких систем. Однако известно их значительно меньше. Причин тому несколько: во-первых, такие объекты имеют относительно небольшую светимость. Во-вторых, они располагаются в Галактическом диске, где их сложнее идентифицировать из-за высокой плотности звезд и сильного поглощения на межзвездном веществе.
Именно эти особенности делают SyXB особенно интересными для телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ». В последние годы значительная часть наблюдательного времени телескопа уходит на глубокий обзор плоскости Галактики. В этом обзоре должны будут найтись все яркие SyXB в Млечном Пути — останется только отобрать их среди тысяч источников других классов.
И здесь на помощь могут прийти технологии искусственного интеллекта.
В июле 2026 г. вышла статья Александра Мещерякова с коллегами из ИКИ и Южно-Африканской астрономической обсерватории (South African Astronomical Observatory). Она посвящена именно этой задаче, но в гораздо большем масштабе.
Авторы использовали технологии искусственного интеллекта на основе ансамблевых алгоритмов машинного обучения. С их помощью ученые искали рентгеновские двойные со звездами-гигантами среди сотен тысяч источников из каталога рентгеновской обсерватории XMM-Newton (ESA). Следует отметить, что использовались только рентгеновские данные, без привлечения оптических или инфракрасных, что позволило избежать части упомянутых выше сложностей.
Алгоритм обучили на выборках известных рентгеновских двойных систем и случайно выбранных рентгеновских источников. После обучения модель отобрала несколько десятков новых кандидатов в рентгеновские двойные с гигантскими звездами.
Некоторые из этих кандидатов уже были классифицированы как массивные рентгеновские двойные. Их природу установили совсем недавно, и они еще не успели попасть в широко используемые базы данных. То, что модель смогла отобрать эти объекты и правильно их классифицировать, стало однозначным подтверждением того, что она обучилась и работает корректно.
После исключения уже известных объектов осталось 23 кандидата для дополнительного исследования. В первую очередь ученые проверяли, есть ли у этих источников периодические рентгеновские пульсации. Они надежно указывают на то, что аккрецирующий объект в системе — нейтронная звезда или белый карлик с достаточно сильным магнитным полем.
У одного из источников с обозначением J1633 в данных телескопа XMM-Newton обнаружились пульсации с периодом 1552 секунды — чуть меньше 30 минут. Дополнительное наблюдение, проведенное телескопом ART-XC, также подтвердило наличие пульсаций и позволило точнее измерить форму рентгеновского спектра.
Осталось ответить на вопрос, кто же донор: молодая массивная голубая звезда или старая красная?
Углового разрешения XMM-Newton оказалось более чем достаточно, чтобы правильно отождествить рентгеновский источник с оптической звездой. По ее «цветам», то есть соотношениям яркости в разных фильтрах, сразу стало понятно, что это не горячая молодая звезда. Кроме того, оказалось, что система должна находиться достаточно далеко. Астрометрическая миссия Gaia (ESA) не смогла определить параллакс этого объекта. Значит, он находится на значительном расстоянии от Земли — более нескольких тысяч световых лет. А если система находится далеко, но при этом остается достаточно яркой, звезда-донор в ней не может быть карликом.
Окончательную ясность внес оптический спектр, полученный на 9-метровом Южно-Африканском Большом Телескопе группой Дэвида Бакли. Спектр оказался характерным для звезд спектрального класса K с температурой около 4200 К.
Таким образом, все наблюдения подтвердили, что донором в системе является красный гигант. Значит, J1633 — новая симбиотическая рентгеновская система в нашей Галактике, расположенная в направлении спирального рукава Наугольника.
Обзор Галактической плоскости продолжается. Становятся доступными новые многоволновые данные, которые могут быть полезны для отбора подобных систем. Развиваются и новые эффективные технологии искусственного интеллекта для работы с большими объемами данных. Так что кто знает — возможно, через несколько лет количество SyXB в Млечном Пути станет значительно ближе к теоретическим предсказаниям.
- Meshcheryakov, A. V., et al. "J163331.6-445727: XMM-Newton and SRG/ART-XC discovery of a new distant SyXB in the far Norma Arm using machine learning approach." Journal of High Energy Astrophysics (2026): 100591. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214404826000431
- Yungelson, Lev R., Alexandre G. Kuranov, and Konstantin A. Postnov. "Wind-accreting symbiotic X-ray binaries." Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 485.1 (2019): 851-860. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019MNRAS.485..851Y/abstract
- 25.05.2022 Пылевые бури в космосе / Новости ИКИ РАН
- Сайт проекта «Спектр-Рентген-Гамма»
Информация и иллюстрация предоставлены пресс-службой ИКИ РАН
Источник иллюстрации: ИКИ РАН
