Секреты "сумасшедшей карусели"

Так художник представляет себе звезду Альфа Жертвенника. Изображение Anthony Meilland (Observatoire de la Côte d'Azur, Франция) с сайта ESO
Астрономы разгадали одну важную загадку полуторавековой давности, что связана с поведением относительно активных и горячих Be-звезд. Удалось показать, что типичная представительница этого класса звезд - Альфа южного созвездия Жертвенника (α Arae) - очень быстро крутится (практически на грани разрушения) и обладает пылевым диском, вращающимся вокруг звезды подобно планетам, обращающимся вокруг Солнца.
"Подобного результата можно было достичь лишь путем использования инструмента AMBER, объединившего усилия трех 8,2-метровых телескопов VLT ESO (Южной европейской обсерватории)", - говорит Филипп Сте (Philippe Stee) из французской Обсерватории Лазурного берега (Observatoire de la Côte d'Azur), руководивший этими исследованиями (планируется соответствующая публикация в журнале "Астрономия и астрофизика" (Astronomy & Astrophysics - A&A)). С помощью интерферометра VLTI/AMBER (Astronomical Multiple BEam combineR - Астрономический многолучевой объединитель, работающий в инфракрасном диапазоне) астрономы способны различать детали, разделенные одной угловой миллисекундой, что соответствует расстоянию между фарами автомобиля на Луне, видимого с Земли.
Альфа Жертвенника находится от нас на расстоянии в 300 световых лет, это самый близкий к нам член класса активных Be-звезд - ярко светящихся, массивных и очень горячих звезд, которые к тому же еще и чрезвычайно быстро вращаются. С их полюсов истекает сильный звездный ветер, уносящий звездную материю, которая окружает такое светило диском, ориентированным в экваториальной плоскости. α Arae в десять раз массивнее нашего Солнца, в пять раз больше, в три раза горячей и в 6 тысяч раз ярче. Скорость звездного ветра у ее полюсов достигает 2 тысяч километров в секунду.
Вопрос о характере вращения пылевых дисков вокруг активных звезд занимал ученых начиная еще с открытия первого представителя Be-звезд - Гаммы Кассиопеи, - совершенного "отцом астрофизики" - итальянским астрономом и иезуитом Пьетро Анджело Секки (Pietro Angelo Secchi, 1818-1878) - почти ровно 140 лет назад, 23 августа 1866 года в Риме.
Теперь с помощью AMBER удалось детально изучить структуру диска, окружающего Альфу Жертвенника, кинематику его внутренней части - направление и скорость движения газа (из спектрометрических данных) - и таким образом понять, как именно все это устроено. А в предыдущие годы с помощью того же VLTI (Very Large Telescope Interferometer - Очень Большого Телескопа-Интерферометра на горе Паранал в Чили) уже удалось получить интересную информацию о других очень быстро вращающихся звездах - имеются в виду Ахернар (Achernar) и Эта Киля (Eta Carinae).
"Хотя предшествующие теоретические работы уже дали частичный ответ на интересовавший нас всех вопрос, новые данные представили наконец первое наблюдательное свидетельство [верности теоретических построений] - поставлен своего рода восклицательный знак в конце истории этой загадки", - отмечает Сте. Выяснилось, что материал в диске, окружающем Альфу Жертвенника, удовлетворяет тем же самым "законам Кеплера" (правилам, выведенным Иоганном Кеплером эмпирически для планет, ну а позже обобщенных в классической теории гравитации Ньютона), что справедливы для Солнечной системы: скорость движения вещества обратно пропорциональна квадратному корню расстояния от звезды (так называемое кеплеровское вращение - keplerian rotation). Таким образом, новые результаты исключают модели околозвездного диска, подразумевающие вблизи звезды "твердотельное" вращение с однородной скоростью, каковое имело бы место в случае присутствия очень сильного магнитного поля, вынуждающего материю вращаться с той же самой скоростью, что и сама звезда.
Объединив новые данные с результатами предыдущих исследований, астрономы смогли также показать, что сама звезда α Arae вращается приблизительно в 50 раз быстрее, чем наше Солнце, делая один оборот за половину земных суток. Линейная скорость на экваторе там составляет 470 километров в секунду - это столь быстро, что сопоставимо со скоростью, достаточной для отрыва вещества от этой "сумасшедшей карусели" (для сравнения: скорость на экваторе нашего светила - около 2 километров в секунду). "Эта почти критическая скорость вращения может быть ключом к феномену Be-звезд, - считает Сте, - ведь быстрое вращение (и связанная с ним энергетика) вполне способно служить источником материала, порождающего околозвездный диск".
На иллюстрации:
Так художник представляет себе звезду Альфа Жертвенника. Изображение Anthony Meilland (Observatoire de la Côte d'Azur, Франция) с сайта ESO
Источники:
To Be or Not to Be: Is It All About Spinning? VLTI Discerns How Matter Behaves in Disc Around a Be Star - ESO - Science Release
First direct detection of a Keplerian rotating disk around the Be star α Arae using the VLTI/AMBER instrument - arXiv.org - astro-ph
Ссылки:
Вращение Be звезды Ахернар по данным VLTI-VINCI - АНКа Дня
Звезды - Обзоры препринтов astro-ph

Статьи по теме

Звездные принцы в Янтаре
Две международные астрономические группы смогли провести наблюдения окрестностей двух звезд с поистине беспрецедентной детализацией. В первом случае речь идет о молодой, еще не до конца сформировавшейся звезде, во втором случае, напротив, фигурирует звезда, находящаяся на заключительной стадии своей эволюции.

Найдена самая массивная двойная звездная система
Приблизительно в 20 тысячах световых лет от Земли найдены две сверхмассивные звезды, которые схватились друг с другом в длительном спарринге, подобно двум тяжеловесным борцам сумо. Они обращаются вокруг общего центра масс с периодом в 3,7 дня, почти касаясь друг друга, поэтому ни о каком спокойствии в этом районе Вселенной и речи быть не может - постоянно высвобождаемая при их взаимодействии энергия дает начало горячим и мощным звездным ветрам.

Открыты новые экзопланеты
Европейские астрономы открыли за пределами Солнечной системы две планеты очень редкого типа. Радиусы орбит этих небесных тел столь малы, что год каждой из них длится менее двух земных суток. К настоящему времени уже известно примерно 120 внесолнечных планет (их называют также экзопланетами), однако ученым лишь единственный раз удалось обнаружить небесное тело с подобными характеристиками.

Астрономы заглянули в недра экзопланет
Группа европейских астрономов провела изучение внутреннего устройства так называемых "горячих юпитеров" - гигантских газовых экзопланет, расположенных очень близко к своему светилу. Найдена корреляция между количеством тяжелых элементов внутри них и степенью "металличности" родительских звезд.

Тайна крена гигантских мигрантов
Предложена новая теория, объясняющая современные наклоны осей вращения к плоскости орбит гигантских газовых планет Солнечной системы - Юпитера, Сатурна и Урана. Ее автор обещает решить одну из самых больших загадок планетной космогонии.

Звездные младенцы украшают детскую
На снимке "Хаббла" - одна из самых впечатляющих областей звездообразования в окружающем нас космосе. Теперь там найдена и обширная совокупность совсем юных звезд, еще не дошедших до стадии зажигания термоядерных реакций синтеза гелия из водорода.

Монстр в центре Галактики превратился в заботливую няньку
Черные дыры часто считаются этакими галактическими хулиганами и разрушителями, хладнокровно пожирающими звезды и окружающий газ. А вот теперь астрофизикам удалось показать, что сверхмассивная черная дыра в центре нашего Млечного пути защищает и прямо-таки "холит и лелеет" скопление крупных молодых звезд.

Земля сможет пережить гибель Солнца?
Новые данные указывают на то, что астероиды, пылевые диски и даже, возможно, останки планет могут еще долго кружить вокруг так называемых белых карликов - то есть по сути мертвых звезд, которые уже прошли свою последнюю "живую" стадию в виде красного гиганта.

Открытие "Чандры" позволяет разрешить "Парадокс Солнца"
Обзор близких солнцеподобных звезд позволил сделать вывод о том, что в Солнце и вообще в нашей локальной части Вселенной содержится почти в три раза больше неона, чем считалось ранее.

Раскрыта тайна самых раскрученных звезд
Новые наблюдения позволили получить ответ на вопрос о том, благодаря чему специфические космические объекты, называемые миллисекундными пульсарами, так здорово раскручиваются.

Протопланетный Питер Пэн
Обнаружено небывалое явление - 25-миллионолетний протопланетный диск, который не выказывает ни малейших признаков формирования хотя бы одной планеты. Находка подобного объекта кажется столь же неожиданной, как и встреча с 200-летним юношей.

Гидростройпроект
При изучении диска, окружающего звезду TW Hydrae из созвездия Гидры, удалось отыскать недостающее звено между появляющимися у юных звезд протопланетными облаками и образованием первых протопланет.

Кольцо Фомальгаута - это удав снаружи
Самые детальные снимки близлежащей звезды Фомальгаут дали новые доказательства существования зародыша крупной невидимой планеты, гравитационно воздействующей на материал протопланетного облака.

Первые звезды в первых галактиках
Британские и американские астрономы использовали космические телескопы "Спитцер" и "Хаббл" для того, чтобы уловить свет, дошедший до нас от первых звезд, сформировавшихся в самых удаленных от Земли уголках Вселенной.

Рекордная сдача звездного "металлолома"
Европейским астрономам удалось выявить самую богатую гелием группу звезд из всех, что до сих пор были исследованы. Эти звезды входят в состав шарового скопления Омега Центавра.

Планеты в процессе рождения
Впервые получены фотографии околозвездного газопылевого диска у красного карлика, на которых видны структуры, могущие оказаться недавно возникшими планетами. Этот красный карлик, масса которого вдвое меньше солнечной, по космическим меркам чрезвычайно молод - ему только 12 миллионов лет. В феврале нынешнего года группа американских астрономов обнаружила, что эта звезда окружена дисковидным облаком, состоящим из пыли и газа.

"Хаббл" показывает неприличные картинки и интимные моменты из жизни звезд и планет
Тройка исполинских взаимно пересекающихся темных шлейфов из межзвездной пыли превратила так называемую Трехраздельную туманность в одно из самых узнаваемых и поражающих воображение звездных образований на ночном небе. Полосы пыли, вырисовывающиеся на фоне пылающего газа, эффектно подсвечиваются лучами юных звезд, едва вышедших из своей звездной колыбели.

Невидимые гиганты вдребезги разносят свою колыбель
Позади темной завесы из газа и пыли скрывается одно из самых активных мест звездообразования в нашей Галактике. Эти "звездные ясли" носят обозначение DR21, расположены приблизительно в 10 тысячах световых лет от нас в созвездии Лебедя и невидимы человеческому глазу.

Жизнь в Галактике сберегли звездные мятежники
Группа европейских астрономов выяснила, что многие звездные соседи нашего Солнца движутся по очень необычным маршрутам между спиральными рукавами Млечного пути. Согласно новому исследованию, наши звездные окрестности - это перекресток звездных дорог, где сливаются различные потоки звезд, прибывающих с разных направлений. Некоторые из этих звезд, содержащих свои планетные системы, могут на самом деле оказаться иммигрантами из бурного центрального региона нашей Галактики.

Впервые удалось измерить массу отдельной звезды
Астрономы впервые сумели измерить непосредственным образом массу отдельной звезды. До сих пор такое удавалось проделать только в случае нашего собственного Солнца или для бинарных звездных систем. Теперь измерения были проведены для красного карлика, расположенного приблизительно в 1800 световых лет от Земли.

Суперзвезде из безумного кластера закон не писан
Астрономы из Университета Флориды, вероятно, обнаружили самую яркую из всех известных на сегодняшний момент звезд, которая горит в семь раз ярче, чем предыдущий "рекордсмен" такого рода. Однако этот "плазменный бегемот" славен не столько своим рекордом, сколько тем, что попросту нарушает современные физические законы.

Рекордные вспышки позволили NASA разглядеть драконов на Солнце
Самой вероятной причиной мощных вспышек на Солнце, как показывают новые наблюдения, проведенные с помощью космического аппарата NASA под названием RHESSI, скорее всего являются крупномасштабные разрушения магнитных полей в атмосфере нашего светила - процесс, получивший наименование "магнитные пересоединения".

NASA рядом с Солнцем нашло необычную звезду в ходе слежки за астероидами
Наши ближайшие звездные окрестности пополнились новым объектом. Это звезда, которая на настоящий момент считается третьей по удаленности от Солнца (в направлении на созвездие Овен), обозначается SO25300.5+165258 и представляет собой слабосветящийся красный карлик. Расстояние от нас до него оценено в 7,8 световых лет.

Ближайшая к Солнцу звезда оказалась экзотом
Для звезд с малой массой, подобных Проксиме Центавра, становятся чрезвычайно важными квантовые эффекты, а их звездное вещество "вырождается". Масса и диаметр Проксимы Центавра составляют около 1/7 массы и диаметра Солнца. Эта звезда в 150 раз массивнее Юпитера, но только в 1,5 раза крупнее его. Положение на границе между звездами, коричневыми карликами и планетами делает нашего соседа объектом, очень интересным для астрофизиков.

Уютный Плутон станет последним оазисом жизни
Когда-нибудь Земля неизбежно погибнет, поглощенная раздувшимся Солнцем. Возможно внешняя часть Солнечной системы все же сохранится и станет последним уютным оазисом. Компьютерное моделирование показывает, что условия в поясе Койпера могут к тому времени стать даже более благоприятными для возникновения и развития жизни, чем на заре нашей планеты.

Планеты Веги - как бульдоги под ковром
Астрономы из эдинбургской Королевской обсерватории доказали, что Вега, одна из самых ярких и известных звезд на нашем небе, имеет планетную систему. При этом утверждается, что система Веги очень похожа на нашу собственную Солнечную систему - во всяком случае больше, чем какая-либо другая из всех, обнаруженных до сих пор. Правда наши "родные" планеты старше на несколько миллиардов лет...

Обнаружен пепел первых звезд
Недавние наблюдения с использованием космического телескопа "Хаббл" доказывают, что первые звезды сформировались спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва. Таким образом, промежуток времени от начала Вселенной до первых звезд оказался гораздо короче, чем давали прежние теории, но находится в полном согласии с данными, полученными от зонда WMAP. Наличие железа и, косвенно, всех других более легких элементов, показывает, что основные компоненты для планет и возможной жизни на них присутствовали очень рано в истории Вселенной. Это намного раньше, чем возникла Земля.

Обнаружена первая реликтовая звезда - едва ли не ровесница Вселенной
Международная группа исследователей обнаружила в нашей Галактике реликтовую звезду, сохранившуюся с самых ранних времен существования нашей Вселенной. Доказательством ее древности служит рекордно низкое содержание металлов в ее атмосфере.

Сверхновые - это взрывающиеся яйца
Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.

Туманность Полумесяца: смертные муки младенца-тяжеловеса
Рентгеновская космическая обсерватория "Чандра" позволила рассмотреть ужасающую, но по-своему прекрасную сцену суицида молодой звезды HD 192163, расположенной от нас на расстоянии примерно в 5 тысяч световых лет в созвездии Лебедя, - астрономы на снимках отчетливо видят первые признаки назревающего звездного кошмара.

Первые звезды не были одиноки: астрономы нашли небывало древнюю планету
Астрономы нашли самую древнюю и самую далекую из всех известных на сегодняшний момент планет. Она движется по орбите вокруг двойной квазизвездной системы в созвездии Скорпиона на расстоянии 5 600 световых лет от Земли. Новое открытие дарит нам надежду, что и в нашей Галактике формирование планет, возможно, началось гораздо раньше, чем о том говорят современные теории, а своими планетными системами при этом обладают едва ли не все звезды.