;
Наука 22 марта 2021

Астрономы смоделировали судьбу звезды из туманности Гомункул

Далее

Ученые смоделировали сложную историю Eta Carinae — необыкновенной звезды, к которой было внимание человечества на протяжении десятилетий.

Eta Carinae, или Эта Киля — двойная звездная система (η Car, η Carinae), которая окружена расширяющейся туманностью Гомункул в форме песочных часов. Она обязана своим рождением мощнейшему взрыву звезды в середине XIX века. Современное название дано в 1950 году Энрико Гавиолой (Ramón Enrique Gaviol). Она была видна невооруженным глазом более десяти лет.

Две звезды в системе Эта Киля движутся вокруг общего центра масс по вытянутым эллиптическим орбитам (эксцентриситет 0,9) с периодом в 5,54 земного года. Основной компонент системы — гипергигант, яркая голубая переменная (ЯГП), изначально обладавшая массой в 150–250 солнечных, из которых утрачено уже около 30 солнечных масс. Это одна из самых больших и неустойчивых известных звезд, ее масса близка к теоретическому верхнему пределу. Как ожидается, в астрономически близком будущем (несколько десятков тысячелетий) она станет сверхновой. Сама Эта Киля чрезвычайно массивна, ее масса более чем в 100 раз превышает массу Солнца.

Свет от компонент системы Эта Киля сильно поглощается небольшой биполярной туманностью Гомункул с размерами 12×18 угловых секунд, которая состоит из вещества центральной звезды, выброшенного в ходе «Великой вспышки». Эта Киля А теряет массу настолько быстро, что ее фотосфера гравитационно не связана со звездой и «сдувается» излучением в окружающее пространство.

Недавно опубликованное исследование было сосредоточено на одной гипотезе о том, что двойная звездная система раньше была тройной, которая в конечном итоге стала нестабильной и вызвала слияние звезд. По мере того, как проводятся более подробные наблюдения Эта Киля, этот сценарий становится все более популярным, но до сих пор в нем отсутствуют подробные теоретические исследования.

Астрономы из университета Монаш (Monash University) выполнили первые комплексные и подробные теоретических расчеты для этого сценария. Сначала они провели динамическое моделирование трех тел, чтобы увидеть, как тройная система становится нестабильной. Ученые начали со стабильной системы, в которой одна звезда вращается по широкой орбите вокруг двух других звезд, находящихся на близкой орбите. Когда самая массивная звезда приближается к концу своей жизни, она расширяется и начинает передавать материю своему спутнику. Это делает систему нестабильной и приводит к слиянию двух звезд. Процесс происходит несколько тысяч лет. Ученые обнаружили, что перед окончательным слиянием звезды могут резко меняться местами и встречаться друг с другом на близком расстоянии, касаясь поверхностей друг друга.

Оптическое изображение Eta Carinae. Предоставлено: NASA / STScI / ESA.

Кроме того, исследователи провели дополнительное моделирование N-тел, чтобы увидеть, как звезда реагирует на эти близкие столкновения. Комбинируя орбитальную динамику и моделирование близкого столкновения, они обнаружили, что множественные столкновения могут воспроизвести беспорядочную структуру за пределами туманности Гомункул.

Гидродинамическое моделирование, в свою очередь, показало, как поток от слияния звезд принимает форму песочных часов, которые мы видим сегодня. Ученые предложили новый сценарий, в котором используются аналогичные идеи о том, как образовалась туманность с тройным кольцом сверхновой SN1987A. Когда звезды сливаются, внутри звезды выделяется огромное количество энергии, вызывая Великое извержение. Но в отличие от сверхновых, большая часть энергии и массы остается в звезде. Эта энергия медленно просачивается в течение следующего столетия в виде сильных биполярных ветров. Ветер сметает внутренние части выброса взрыва и образует полую оболочку. Наше моделирование показывает, что с помощью этого сценария мы можем точно воспроизвести форму и размер туманности Гомункул.

Комбинация симуляций ученых успешно воспроизвела основные черты окружающей туманности Эта Киля и обеспечила убедительную поддержку сценарию тройной звездной системы. Это не только дало представление о происхождении Eta Carinae, но и о многих других астрономических объектах, которые могут быть созданы путем слияния в тройных системах. Например, считается, что некоторые массивные черные дыры, обнаруженные LIGO (GW190521), были созданы таким образом. Используя информацию исследования Эта Киля, мы можем узнать гораздо больше о формировании экзотических объектов во Вселенной.


Читать далее

Послушайте, как ровер НАСА Perseverance передвигается по Марсу

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Люди могут выдерживать очень низкие температуры даже без источников тепла

Загрузка...