10 дивних і неймовірних феноменів і явищ, пов’язаних з зірками

Зірки – дуже важливі об’єкти. Вони дають світло, тепло, а ще дають життя. Наша планета, люди і все оточуюче нас створено з зоряного пилу (на 97 відсотків, якщо говорити точніше). А ще зірки – це постійне джерело нових наукових знань, оскільки вони часом здатні демонструвати настільки незвичайна поведінка, уявити що було б неможливо, якби ми цього не бачили. Сьогодні вас чекає «десятки» найбільш незвичайних таких явищ.

Майбутні наднові можуть «линяти»

Загасання наднових зазвичай відбувається всього за кілька тижнів або місяців, проте вчені змогли в деталях вивчити інший механізм космічних вибухів, відомих як швидко розвиваються оптичні транзиенты (fast-evolving luminous transient, FELT). Про ці вибухи відомо давно, однак вони відбуваються так швидко, що довгий час їх не вдавалося вивчити детально. На піку світності ці спалахи порівнянні з надновими типу Ia, але вони протікають набагато швидше. Максимальної яскравості вони досягають менш ніж за десять днів, а менше ніж через місяць повністю зникають із виду.

Вивчити явище допоміг космічний телескоп «Кеплер». FELT трапився в 1,3 мільярда світлових років від нас і отримав позначення KSN 2015K, виявився екстремально коротких навіть за мірками цих швидкоплинних спалахів. Наростання блиску зайняло всього 2,2 дня, і лише 6,8 днів яскравість перевищувала половину максимуму. Вчені з’ясували, що така інтенсивність і швидкоплинність світіння не викликана розпадом радіоактивних елементів, магнетаром або чорною дірою, які могли б перебувати поблизу. Виявилося, що мова йде про вибух наднової в «коконі».

На останніх стадіях життя зірки можуть скидати з себе зовнішні шари. Зазвичай так розлучаються зі своїм речовиною не дуже масивні світила, яким не загрожує перспектива вибухнути. Але і з майбутніми надновими, мабуть, може трапитися такий епізод «линяння». Ці останні стадії життя зірок ще недостатньо вивчені. Вчені пояснюють, що коли ударна хвиля від вибуху наднової стикається з речовиною скинутої оболонки — відбувається FELT.

Магнетары здатні створювати екстремально довгі гамма-спалаху

На початку 90-х років астрономи виявили дуже яскравий і тривалий викид радіовипромінювання, який за силою міг позмагатися з самим потужним на той момент відомим джерелом гамма-випромінювання у Всесвіті. Його прозвали «привидом». Дуже повільно затухавший сигнал спостерігався вченими протягом майже 25 років!

Звичайні викиди гамма-випромінювання тривають не більше хвилини. І їх джерелами як правило виявляються нейтронні зірки або чорні дірки, що стикаються між собою або засмоктуючі «зазевавшиеся» сусідні зірки. Однак настільки тривалі викид радіовипромінювання показав вченим, що знання про ці явища у нас практично мінімальні.

В результаті астрономи все ж з’ясували, що «привид» розташований всередині малої галактики на відстані 284 мільйонів світлових років. У цій системі продовжують формуватися зірки. Вчені вважають цю зону особливої середовищем. Раніше вона асоціювалася з швидкими радиовспышками і освітою магнитаров. Дослідники припускають, що один з магнетаров, що представляють собою залишок зірки, яка за життя в 40 разів перевершувала по масі наше Сонце, і був джерелом цього сверхпродолжительного гамма-викиду.

Нейтронна зірка зі швидкістю обертання 716 оборотів в секунду

Приблизно в 28 000 світлових років від нас у сузір’ї Стрільця знаходиться кулясте скупчення Terzan, де однією з головних місцевих визначних пам’яток є нейтронна зірка PSR J1748-2446ad, яка обертається зі швидкістю 716 оборотів в секунду. Іншими словами, штука масою з два Сонця, але при цьому діаметром близько 32 кілометрів обертається в два рази швидше вашого домашнього блендера.

Якщо б цей об’єкт був трохи більше обертався ще трохи швидше, то з-за швидкості обертання його уламки розкидало б по всьому навколишньому простору системи.

Білий карлик, «який воскрешає» себе за рахунок зірки-компаньйона

Космічне рентгенівське випромінювання може бути м’яким і жорстким. Для м’якого потрібно всього лише нагріте до декількох сотень тисяч градусів газ. Жорстке вимагає справжніх космічних «печей», розігрітих до десятків мільйонів градусів.

Виявляється, що є ще й «супермягкое» рентгенівське випромінювання. Його можуть створювати білі карлики, ну або принаймні один, про який зараз піде мова. Цим об’єктом є ASASSN-16oh. Вивчивши його спектр, вчені виявили наявність низькоенергетичних фотонів м’якого рентгенівського діапазону. Спочатку вчені припустили, що причиною цього є непостійні термоядерні реакції, які можуть запускатися на поверхні білого карлика, підживлюючись воднем і гелієм, притягнутими від зірки-компаньйона. Такі реакції повинні починатися раптово, ненадовго охоплюючи всю поверхню карлика, і знову зникати. Однак подальші спостереження за ASASSN-16oh підвели вчених до іншого припущенням.

Відповідно до запропонованої моделі, партнером білого карлика в ASASSN-16oh є пухкий червоний гігант, від якого той інтенсивно перетягує речовина. Це речовина зближується з поверхнею карлика, закручуючись навколо нього по спіралі і розжарюється. Саме його рентгенівське випромінювання і було зареєстровано вченими. Перенесення маси в системі відбувається нестабільно і надзвичайно швидко. В кінцевому підсумку, білий карлик «наїсться» і осяється наднової, зруйнувавши при цьому і свою зірку-компаньйона.

Пульсар, випалюючий свою зірку-компаньйона

Зазвичай маса нейтронних зірок (вважається, що нейтронними зірками є пульсари) становить близько 1,3−1,5 мас Сонця. Раніше самої масивної нейтронної зіркою вважався об’єкт PSR J0348+0432. Вчені з’ясували, що його маса в 2,01 рази перевершує сонячну.

Нейтронна зірка PSR J2215+5135, відкрита в 2011 році, є миллисекундным пульсаром і володіє масою, що перевищує масу Сонця приблизно в 2,3 рази, що робить її однією з найбільш масивних нейтронних з понад 2 000 таких небесних тіл, відомих на даний момент.

PSR J2215+5135 є частиною бінарної системи, в якій дві гравітаційно-пов’язаних зірки обертаються навколо загального центру мас. Астрономи також з’ясували, що об’єкти обертаються навколо центру мас в даній системі зі швидкістю 412 кілометрів на секунду, здійснюючи повний оборот всього 4,14 години. Зірка-компаньйон пульсара має масу всього 0,33 сонячної, але при цьому за розмірами в кілька сотень разів більше свого карликового сусіда. Правда, останнім це ніяк не заважає в буквальному сенсі випалювати своїм випромінюванням ту сторону компаньйона, яка звернена до нейтронної зірки, залишаючи в тіні його дальню сторону.

Зірка, яка народила собі компаньйона

Відкриття вдалося зробити, коли вчені вели спостереження за зіркою MM 1a. Зірка оточена протоплалентным диском і вчені сподівалися побачити в ньому зачатки перших планет. Але яке ж було їх здивування, коли замість планет вони розгледіли в ньому народження нового світила — MM 1b. Таке вченими спостерігалося вперше.

Описаний випадок, за словами дослідників, унікальний. Зазвичай зірки зростають у «коконах» з газу і пилу. Під дією сили гравітації цей «кокон» поступово руйнується і перетворюється в щільний газопилової диск, з якого утворюються планети. Проте диск MM 1a виявився настільки масивним, що замість планет в ньому народилася ще одна зірка — MM 1b. Фахівців також здивувала величезна різниця в масі двох світил: MM 1a вона становить 40 сонячних, а MM 1b легше нашого світила майже вдвічі.

Вчені відзначають, що настільки масивні зірки, як MM 1a живуть лише близько мільйона років, а потім вибухають як наднові. Тому, навіть якщо MM 1b і встигне обзавестися власною планетної системою, довго ця система не проіснує.

Зірки з яскравими кометоподобными хвостами

За допомогою телескопа ALMA вчені виявили кометоподобные зірки в молодому, але дуже масивному зоряному скупченні Westerlund 1, розташованому приблизно в 12 000 світлових років від нас у напрямку південного сузір’я Жертовника.

Кластер налічує близько 200 000 зірок і відносно молодий за астрономічними мірками – приблизно 3 мільйони років, що дуже мало навіть у порівнянні з нашим власним Сонцем, вік якого становить близько 4,6 мільярдів років.

Досліджуючи ці світила вчені відзначили, що у деяких із них спостерігаються дуже пишні кометоподобные «хвости» з заряджених часток. Вчені вважають, що ці хвости створюються потужними зірковими вітрами, що генеруються найбільш масивними зірками центрального регіону цього скупчення. Ці масивні структури покривають значні відстані і демонструють ефект, який може надавати довкілля на формування і еволюцію зірок.

Загадкові пульсуючі зірки

Вчені відкрили новий клас змінних зірок, що отримали назву «голубі пульсатори великої амплітуди» (Blue Large-Amplitude Pulsators, BLAPs). Їх відрізняє дуже яскраве блакитне світіння (температура 30 000К) і дуже швидкі (20-40 хвилин), а також дуже сильні (0.2-0.4 зоряні величини) пульсації.

Клас цих об’єктів поки малоизучен. Використовуючи техніку гравітаційного лінзування, вчені, серед близько 1 мільярда вивчених зірок, змогли виявити лише 12 таких світил. По мірі їх пульсації їх яскравість може змінюватися аж до 45 відсотків.

Є припущення, що ці об’єкти є проэволюционировавшими маломасивними зірками з геливевыми оболонками, але точний еволюційний статус об’єктів поки залишається невідомим. Згідно з іншим припущенням, ці об’єкти можуть бути дивним чином «злитими» подвійними зірками.

Мертва зірка з гало

Навколо радиотихого пульсара RX J0806.4-4123 вчені виявили загадковий джерело інфрачервоного випромінювання, розтягується приблизно на 200 астрономічних одиниць від центральної області (що приблизно в п’ять разів далі, ніж дистанція між Сонцем і Плутоном). Що це? На думку астрономів, він може являти собою аккреційний диск або туманність.

Вчені розглянули різні можливі пояснення. Джерелом не може бути скупчення гарячого газу і пилу в міжзоряному середовищі, оскільки в цьому випадку околозвездное речовина повинно було зникнути з-за інтенсивного рентгенівського випромінювання. Також була виключена можливість, що це джерело насправді є фоновим об’єктом кшталт galaxy і не розташований поруч з RX J0806.4-4123.

Згідно з найімовірнішим поясненням, цей об’єкт може представляти собою скупчення зоряного речовини, яке було викинуто в космос в результаті вибуху наднової, але потім було притягнуто назад до мертвої зірки, утворивши навколо останньої відносно широке гало. Фахівці вважають, що всі ці варіанти можна буде перевірити за допомогою поки ще будується космічного телескопа «Джеймс Вебб».

Наднові здатні знищувати цілі зоряні скупчення

Зірки і зоряні скупчення формуються при колапсі (стисканні) хмари міжзоряного газу. У межах цих все більш і більш щільних хмар, з’являються окремі «згустки», що під дією гравітації притягуються все ближче один до одного і, нарешті, стають зірками. Після цього зірки «видувають» могутні потоки заряджених частинок, аналогічні «сонячного вітру». Ці потоки буквально вимітають залишився міжзоряний газ із скупчення. Надалі зірки, що утворюють скупчення, можуть поступово віддалятися один від одного, і тоді скупчення розпадається. Відбувається все це досить повільно і відносно спокійно.

Відносно недавно астрономи виявили, що процесу розпаду зоряних скупчень можуть сприяти вибухи наднових і поява нейтронних зірок, які створюють дуже потужні ударні хвилі, що викидають звездообразующую матерію з скупчення зі швидкістю в кілька сотень кілометрів на секунду, тим самим виснажуючи його ще швидше.

Незважаючи на те, що зазвичай на нейтронні зірки припадає не більше 2 відсотків маси від загальної маси зоряних скупчень, створювані ними ударні хвилі, як показує комп’ютерне моделювання, здатні в чотири рази збільшити швидкість розпаду зоряних скупчень.