Космическая тайна: астрономы запечатлели умирающую звезду, извергающую кольца дыма

Астрономы обнаружили красную гигантскую звезду, переживающую свои последние агонии с беспрецедентными подробностями, обнаружив необычную особенность. Звезда, известная как В Гидри (или для краткости V Hya), выньте шесть отдельных эпизодов материала, согласно Предварительная версия Принято к публикации в The Astrophysical Journal. Точный механизм этих загадочных «дымовых колец» еще не до конца изучен. Однако это наблюдение может встряхнуть существующие модели этой поздней стадии звездной эволюции и пролить больше света на Судьба нашего солнца.

«V Hydrae застревает в процессе потери своей атмосферы — в конечном итоге большей части своей массы — что происходит с большинством красных гигантов на поздних стадиях». Соавтор Марк Моррис сказал:, астроном из Калифорнийского университета. Однако «это первый и единственный раз, когда вокруг звезды, переживающей агонию, была замечена серия расширяющихся колец — серия расширяющихся «дымовых колец», которые, как мы думали, выдуваются каждые несколько сотен лет».

красные гиганты Это одна из последних стадий звездной эволюции. Как только ядро ​​звезды прекращает преобразовывать водород в гелий посредством ядерного синтеза, гравитация начинает сжимать звезду, повышая ее внутреннюю температуру. Этот процесс зажигает водородную оболочку, горящую вокруг инертного ядра. В конце концов, давление и нагрев в ядре заставили звезду резко расшириться, достигнув диаметра от 62 миллионов до 620 миллионов миль (от 100 миллионов до 1 миллиарда километров). Температура поверхности относительно низкая по звездным меркам: от 4000 до 5800 градусов по Фаренгейту (от 2200 до 3200 градусов по Цельсию). Таким образом, эти звезды приобретают оранжево-красный цвет, отсюда и прозвище красный гигант.

В конце концов гелий в ядре красного гиганта будет израсходован, и ядро ​​снова сожмется. Тогда стань звездой асимптотическая гигантская ветвь (AGB) звезда (последняя стадия красного гиганта). Внутренняя структура звезды AGB состоит из центрального ядра из углерода и кислорода, оболочки, в которой синтез превращает гелий в углерод, и другой оболочки, в которой водород превращается в гелий. Эти звезды обычно производят драматические пульсации увеличивающейся яркости каждые 100–1000 дней. Кроме того, сильные поверхностные ветры вызывают образование газового облака, известного как периплазма вокруг звезды.

Эти сильные звездные ветры в конечном итоге вытеснят атмосферу и звездную атмосферу, и звезда станет белым карликом внутри планетарной туманности. Чем быстрее скорость, с которой звезда AGB теряет массу, тем ближе она к этому окончательному переходу. Наше Солнце в конечном итоге станет красным гигантом примерно через 5 миллиардов лет, в конечном итоге превратившись в AGB, прежде чем, наконец, превратиться в планетарную туманность с белым карликом в центре.

Это процесс, который астрономы понимали годами. Однако необычные характеристики Ви Хья заставляют их переосмыслить ситуацию. Расположенная в 1300 световых годах от нас в созвездии Гидры, V Hya является богатой углеродом звездой, а это означает, что ее атмосфера содержит больше углерода, чем кислорода. Она имеет высокую скорость потери массы, поэтому астрономы полагают, что в процессе потери атмосферы она, вероятно, станет планетарной туманностью.

Эта звезда AGB также интересна тем, что каждые восемь лет или около того происходит большое извержение плазмы, а примерно каждые 17 лет происходит резкое падение яркости. Эти события указывают на присутствие едва заметной звезды-компаньона. (Уменьшение яркости может быть вызвано облаком, связанным с этой второй звездой, проходящей перед V Hya.)

Это последнее исследование объединяет данные космического телескопа Хаббла с наблюдениями с использованием большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA), которая включает инфракрасные, оптические и ультрафиолетовые данные для захвата предсмертных агоний V Hya на нескольких длинах волн. Звезда находится далеко и окутана густой пылью, но возможности высокого разрешения ALMA позволили в мельчайших деталях выявить ее кольца и выбросы.

Время тоже было случайным. «Ви Хья переживает короткий, но решающий переход, через который проходят умирающие звезды в конце своей жизни», Соавтор Рагвендра Сахаи сказал:, астроном из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Это фаза, когда они теряют большую часть своей массы. Эта фаза, вероятно, длится не очень долго, поэтому ее трудно поймать в действии. Нам повезло с Ви Хья, и мы смогли сфотографировать все происходящее. внутри и вокруг этой звезды, чтобы лучше понять, как звезды теряются, умирая из-за массы в конце своей жизни».

Сахаи и его коллеги обнаружили, что звезда сбрасывает свою атмосферу, выбрасывая серию колец дыма, которые расширялись наружу в течение 2100 лет или около того, образуя область, подобную пылевому диску, вокруг V Hya. команда дублированный Эта структура DUDE (диск подвергается динамическому расширению).

Их наблюдения также выявили высокоскоростные взрывы газа, выбрасываемого звездой в противоположных направлениях, перпендикулярных кольцам дыма, образуя две структуры в форме песочных часов. Эти структуры расширяются со скоростью более полумиллиона миль в час (240 км/с). «Открытие того, что этот процесс может включать зажигание газовых колец в сочетании с созданием прерывистых высокоскоростных струй материала, вносит новую увлекательную черту в наше понимание того, как звезды заканчивают свою жизнь». Моррис сказал.

Все это указывает на то, что звезда претерпевает особенно быструю эволюцию, что идет вразрез с существующей моделью. «Наше исследование убедительно показывает, что традиционная модель того, как звезды AGB умирают — выбрасывая массу топлива из-за относительно медленных и устойчивых шаровых ветров в течение 100 000 лет и более — в лучшем случае неполна, а в худшем — неверна». Сахи сказал. «Очень вероятно, что важную роль в их гибели играет звезда-компаньон или квазизвезда. В случае V Hya сочетание близкой и гипотетической далекой звезды-компаньона ответственно, по крайней мере, в некоторой степени за присутствие шести ее колец, и скоростных всплесков, вызывающих чудесную смерть звезды.