"Бессмертная звезда" оказалась каннибалом

Астрономы восстановили вероятный сценарий катастрофы, породившей вспышку, озарившую Землю полтора века назад.

Иллюстрация Nathan Smith, NASA.

Стадии трансформации системы эта Киля от её исходного состояния (рисунок 1) до нынешнего (рисунок 6).

Иллюстрация NASA, ESA, A. Feild (STScI).

Астрономы в деталях восстановили вероятный сценарий катастрофы, загадка которой мучила учёных полтора столетия. Достижение описано в двух научных статьях, опубликованных в журнале PNAS астрономами во главе с Альфредо Cентено (Alfredo Zenteno) из Национальной оптической астрономической обсерватории Чили.

Эта Киля – двойная звезда в небе Южного полушария, расположенная в 7500 световых годах от Земли. В 1845 году она вдруг сильно увеличила яркость и сияла, медленно тускнея, до 1858 года. Это очень напоминало вспышку сверхновой. Таким катаклизмом заканчивается жизнь массивного светила, после чего на его месте образуется нейтронная звезда или чёрная дыра. Другой возможный сценарий: термоядерный взрыв белого карлика (он может случиться либо из-за непомерного роста массы за счёт "краденой" материи, либо благодаря столкновению с другим белым карликом). Однако во всех этих случаях не может быть и речи о том, чтобы на месте катастрофы осталась нормальная звезда. Но эта Киля выжила.

Как ей это удалось? Технологии девятнадцатого века не позволили этого понять, а технологии двадцать первого пока не включают в себя машину времени. Однако иногда возможность путешествия в прошлое обеспечивает сама природа.

Свет от мощной вспышки, естественно, распространялся во все стороны, в том числе и в направлении, противоположном Земле. К счастью для астрономов, на пути излучения оказалась космическая пыль, сыгравшая роль зеркала. Таким кружным путём свет попал на Землю, затратив на это полторы сотни лишних лет. И вот теперь астрономы обнаружили на снимках 2003 года "световое эхо" давнего взрыва.

Первое исследование посвящено измерению скорости выброшенного взрывом вещества. Надо сказать, что цифры удивили астрономов. Основная масса неслась с вполне ожидаемой скоростью в 600 километров в секунду, но отдельные струи были ускорены до 10–20 тысяч километров в секунду. Это в 5–10 раз быстрее, чем в могучем потоке звёздного ветра от рекордсменов в этом "виде спорта": светил спектрального класса О и звёзд Вольфа-Райе. О медленном разрушении отгоревших звёзд и говорить нечего: их сброшенные оболочки движутся медленнее в сотню раз.

Такие скорости, как у быстрых струй Эты Киля, ранее наблюдались только в джетах аккреционных дисков или же при взрывах сверхновых. Однако джет истекает с полюса, в то время как таинственные струи исходили от экватора. А версия со сверхновой, как уже упоминалось, противоречит тому факту, что звезда выжила.

Стадии трансформации системы эта Киля от её исходного состояния (рисунок 1) до нынешнего (рисунок 6).
Стадии трансформации системы эта Киля от её исходного состояния (рисунок 1) до нынешнего (рисунок 6).
Иллюстрация NASA, ESA, A. Feild (STScI).

Во второй статье авторы представили свою версию событий. По их расчётам, Эта Киля ранее была не двойной, а тройной звездой. Две массивные звезды A и B находились на небольшом расстоянии друг от друга, а их спутник C обращался вокруг них по более широкой орбите.

Чем массивнее звезда, тем быстрее в ней идут термоядерные реакции и подходят к концу запасы водорода в её центре. При этом звезда разбухает, увеличивается в объёме, превращаясь в красного гиганта.

Когда светило A, самое массивное в системе, вступило на эту стадию эволюции, партнёр B своей гравитацией оторвал и поглотил его удалившиеся от центра внешние слои. Теперь масса "хищника" B достигала сотни солнечных. Звезда А, оставшаяся без водородной оболочки, представляла собой обнажённое гелиевое ядро массой около 30 солнц.

В результате перераспределения момента импульса между компонентами системы "ограбленная" звезда А сместилась к периферии. Гравитация мигранта нарушила стабильность орбиты ни в чём не повинного светила-спутника C и отправила его прямо в объятия обосновавшегося в центре системы монстра B.

Обречённая звезда C по спирали приближалась к "каннибалу". Гравитация обоих светил вытягивала из них плотное облако медленно расширяющегося вещества. Наконец произошло столкновение, и звёзды B и C слились. Этот катаклизм породил чрезвычайно быструю ударную волну, остатки которой в виде сверхскоростных струй астрономы и разглядели в "световом эхе". Догнав медленно расширяющуюся оболочку, она ударилась в неё, как в стену. При этом выделилось огромное количество энергии. Это свечение и наблюдало человечество с 1845 по 1858 годы.

Так система эта Киля могла принять очертания, которые мы наблюдаем сегодня. В центре – звезда-сверхгигант B, образовавшаяся из слияния двух полноценных светил и значительной части "ограбленного". По орбите вокруг него обращается значительно меньший (но по сравнению с Солнцем тоже очень массивный) второй компонент A.

Такова, вероятно, картина этой космической катастрофы. Столь причудливый сценарий расширяет наши представления о том, как может заканчиваться жизнь звёзд. Возможно, он прольёт свет на происхождение по крайней мере некоторых из тех космических взрывов, природа которых пока не выяснена.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о радиоактивных молекулах, образовавшихся на месте столкновения звёзд. Также мы рассказывали о вспышке сверхновой "в коконе", повторной сверхновой и самом мощном взрыве в наблюдаемой Вселенной, который также может быть связан со столкновением двух ударных волн вещества.