Когда у звезд с малой массой в конце их жизни заканчивается топливо, они превращаются в гигантские образования, известные как красные гиганты. Наше Солнце вступит в эту стадию своего существования примерно через 4,5 миллиарда лет, в результате чего создастся сильный звездный ветер, и поглотит большие части Солнечной системы. То, что происходит во время этой «горячей фазы» звездного ветра вокруг похожих на Солнце умирающих звезд, исследовалось с помощью радионаблюдений учеными международной группы, в которую вошли и исследователями Венского университета. И австрийским астрофизикам удалось обнаружить странную новую структуру вокруг звезды ТХ Рыб (TX Piscium), которая заканчивает свою жизнь примерно в 900 световых годах от Земли.
Светящаяся красным звезда слева — это ТХ Рыб (TX Piscium), удаленная от нас на 900 световых лет. И она как раз находится на грани своего полного умирания. Фото: Roman Feldhaas, Kleinzell, sternfanatiker.com
Внутри звезд в результате ядерного синтеза в течение миллиардов лет производятся химические элементы, которые редко встречаются в остальных частях вселенной. С помощью обогащенного звездного ветра, который возникает в последней фазе жизни подобных Солнцу звезд вследствие взаимодействия конвекции и пульсации, эти элементы выбрасываются в космическое пространство. Образуются так называемые околозвездные оболочки из пыли и газа, которые остаются после смерти звезды и смешиваются с межзвездной средой, продолжая существовать рассеянным веществом между звездами. И из него, в свою очередь, снова могут образовываться новые звезды и планетарные системы.
Небольшие помехи, большой эффект
Команда исследователей под руководством Магдалены Бруннер, Франца Кершбаума и Эрнста Дорфи с кафедры астрофизики интенсивно работает над наблюдениями и моделированием необычных структур, которые образуются в околозвездных оболочках. В наиболее простом случае шарообразная звезда испускает сферически симметричный звездный ветер, а остающиеся звездные оболочки тоже имеют круглую симметричную форму. Но поскольку даже самые маленькие неровности и асимметрии на поверхности звезды могут иметь далеко идущие последствия для звездного ветра, а звездные ветра не всегда одинаково сильны, зачастую образуются сложные комплексные формы.
«Если выработка энергии между водородным и гелиевым слоями звездной оболочки чередуется, это приводит к так называемой тепловой пульсации — с точки зрения астрономии очень короткой, но чрезвычайно интенсивной потере массы при сильном звездном ветре в течение нескольких сотен лет», — объясняет Кершбаум. — «При этом возникают пылевые и газовые раковины, подобные дымовому кольцу, о которых до сих пор мы практически ничего не знали».
Умирающая звезда окружена сплющенной оболочкой из газа и пыли, необычная форма которой, вероятно, связана с высокой скоростью вращения звезды. Фото: Universität Wien/Magdalena Brunner
Одно из таких образований астрофизик Магдалена Бруннер обнаружила вокруг звезды ТХ Рыб (TX Piscium), когда она принимала участие в наблюдениях с помощью самого мощного в мире радиоинтерферометра Atacama Large Millimeter Array (ALMA). «Из предыдущих наблюдений на космическом телескопе «Гершель» нам было известно, что там имеет место кольцеобразная структура, и мы собирались исследовать ее более внимательно», — говорит Бруннер. Однако вместо ожидаемого симметричного кольца астрономы обнаружили сплющенный эллипс, о чем и говорится в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.
Первая такого вида
Открытие эллиптически уплощенной оболочки вокруг красного гиганта, богатого углеродом, является первым в своем роде: предварительная теория исследователей заключается в том, что звезда вращается быстрее вокруг своей оси, чем это можно было ожидать. Такое вращение вызывает звездный ветер, более быстрый вдоль звездного экватора, чем вдоль полюсов, что и формирует эллиптическую оболочку.
Исследователи на основании вычислений Эрнста Дорфи пришли к выводу, что скорость вращения, необходимая для этого, может составлять примерно 2 километра в секунду, что является невероятно высокой скоростью для красных гигантов. «Нельзя исключать, что TX Рыб поглотила ранее неизвестного нам звездного партнера или даже планету и унаследовала от такого объекта вращательный импульс, чтобы увеличить свое собственное вращение», — говорит Бруннер.
