Спустя 16 лет астрономы выяснили происхождение странного кольца ультрафиолетового света и пролили свет на обычное, но редко наблюдаемое событие.
В то же время мы видели достаточно странных звезд, чтобы знать, что слияния, какими бы обычными они ни были, также оказывают глубокое влияние на звездную эволюцию. Например, считается, что Бетельгейзе поглотила другую звезду сотни тысяч лет назад, что могло бы объяснить удивительно быстрое вращение гиганта.
Теперь астрономы впервые обнаружили слияние звезд всего через пару тысяч лет после того, как это произошло, после того, как рассеялся дым от столкновения. Оставшийся синглтон будет действовать как Розеттский камень для астрономов, стремящихся понять эти события и их роль в звездной эволюции.
СИНЕЕ КОЛЬЦО Туманность и КРАСНАЯ СЕЛЬДЬ
История начинается в 2004 году, когда астрономы, работавшие с миссией НАСА GALEX, обнаружили звезду, окруженную нечетким кольцом, излучающим дальний ультрафиолетовый свет. Исследователи назвали это туманностью Голубое кольцо.
«Мы сказали, что это действительно интересный объект, давайте проведем небольшое расследование и подготовим красивую статью, которую мы сможем опубликовать в конце года, чтобы объяснить все это», - говорит главный исследователь GALEX Кристофер Мартин (Калифорнийский технологический институт).
Мало что он знал - только после 16 лет дальнейших наблюдений и исследований астрономы во главе с докторантом Кери Хоадли (Калифорнийский технологический институт) наконец опубликовали свою историю в журнале Nature 18 ноября.
Изначально наблюдения кольца GALEX напоминали ударную волну, исходящую от звезды, ставшей сверхновой. Но более пристальный взгляд на данные показал, что ультрафиолетовое кольцо (окрашенное в синий цвет на изображении) возникло из флуоресцентных молекул водорода - другими словами, не то, что вы бы увидели, будь это сверхновая звезда. Дополнительные наблюдения с помощью телескопа Кек на вершине Мауна-Кеа, Гавайи, показали, что дополнительные кольца ионизированного водорода смещаются и движутся наружу от центральной звезды со скоростью 400 километров в секунду (900 000 миль в час).
Эти наблюдения уже были несколько необычными, но затем исследование архивных инфракрасных данных раскрыло неожиданную часть головоломки: похоже, звезда испускает дополнительное инфракрасное излучение, свечение, которое, вероятно, исходит от окружающего диска пыли и газа.
Такой диск можно было бы ожидать вокруг молодой звезды, все еще собирающей газ из своего окружения. Но эта звезда, получившая название TYC 2597-735-1, не молода. Фактически, и его расположение, и спектр указывают на то, что он является частью более древнего звездного населения Млечного Пути. Увидеть эту звезду с диском было все равно, что поймать дедушку на скейтборде.
Центральная звезда на первый взгляд кажется относительно нормальной: самое большее в два раза массивнее Солнца и более чем в 100 раз ярче - это гигант, у которого закончился водород, который слился в его ядре. Но даже для своего преклонного возраста у него удивительно низкая поверхностная сила тяжести - другими словами, он пухлый.
Команда подумала, что, возможно, они нашли более широкую картину, на которой можно было бы разместить все эти кусочки головоломки, когда спектроскопия с высоким разрешением, полученная телескопом Кека, показала намек на горячий Юпитер, вращающийся вокруг звезды. Возможно, взаимодействие между звездой и планетой что-то вызвало. Но намек был лишь отвлекающим маневром - более поздние независимые измерения показали, что планеты не существует.
«Это немного подтолкнуло нас», - говорит Ходли. Команда вернулась к чертежной доске, но даже когда многие исследователи перешли к другим проектам, все идеи вернулись на стол.
Когда Хоадли присоединилась к группе, ее зацепила загадка туманности Голубое кольцо, и в конечном итоге она связалась с теоретиком Брайаном Мецгером (Колумбийский университет), который специализируется на моделировании звездных смертей и загробных жизней. Он предположил, что на самом деле столкновение произошло между двумя звездами.
«Дело не только в том, что Брайан мог объяснить данные, которые мы видели; по сути, он предсказывал то, что мы наблюдали, до того, как он это увидел », - объясняет Ходли. «Он говорил:« Если это звездное слияние, то вы должны увидеть X », и это было типа:« Да! Мы видим, что!'"
«Внезапно все эти парадоксальные наборы данных собрались вместе, чтобы рассказать эту прекрасную историю».
СКАЗКА О ДВУХ ЗВЕЗДАХ
Туманность Голубое кольцо отмечает место, где две звезды слились и выбросили облако обломков. Газовый диск вокруг главной звезды разрезал это облако пополам, образовав два расширяющихся конуса обломков: один движется к Земле, а другой удаляется. Пурпурный цвет представляет собой видимый свет, излучаемый ионизированным водородом в ударной волне, ведущей к расширяющимся конусам обломков. Дальний ультрафиолетовый свет (окрашенный в синий цвет) исходит от более холодных молекул водорода за ударной волной и виден только там, где конусы перекрываются, если смотреть с Земли.
НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Р. Хёрт
Несколько тысяч лет назад две звезды сошлись на расстоянии 6200 световых лет от Земли. Одна звезда была примерно в десять раз массивнее другой, а ее обхват с возрастом только увеличивался. После короткой игры в гравитационное перетягивание каната более массивная звезда поглотила своего меньшего компаньона, что привело к взрыву, в результате которого было выброшено облако обломков. Вокруг оставшейся звезды образовался диск, рассекающий облако обломков пополам, создавая поток в форме двойного конуса.
Мецгер говорит, что нам повезло увидеть этот объект сейчас: не сразу после его слияния, когда вокруг слишком много обломков, чтобы разглядеть, что происходит, но также не через десятки или сотни тысяч лет, когда мы бы не быть уверенным в том, что произошло звездное слияние. Туманность Голубое кольцо заполняет этот пробел на временной шкале.
«Это как увидеть ребенка, когда он впервые ходит», - говорит соавтор исследования и член команды GALEX Дон Нил (Калифорнийский технологический институт). «Если вы моргнете, то можете пропустить».
То, как одна звезда переходит от детства к старости и далее, совершенно предсказуемо, но многие звезды делают непредсказуемые вещи. Благодаря туманности Голубое кольцо у астрономов теперь есть ключевой инструмент, с помощью которого они могут понять, как слияния могут помешать звездной эволюции.
Немного смущает это. Бинарная звездная модель планетарной туманности, предложенная в 1980-х годах, показала, что их туманность была создана близким белым карликом, поглощенным расширяющимся красным гигантом. Разделение между звездами определяет, станет ли оно новой, карликовой новой или событием слияния. Единственная разница здесь в том, что звезда заменена экзопланетой. «Звездное слияние» должно отличаться от «слияния экзопланет», хотя бы для того, чтобы быть точным в определениях.
Поскольку звезда выживает после этого события, УФ-излучение недостаточно сильное, чтобы создавать линии излучения, но все же освещает ее светом звезды и / или слабой ионизацией.
TYC 2597-735-1 GAIA DR2 расстояние составляет 1,930 ± 0,106 кпк, но говорит, что расчетное Teff = 5978K без расчетного log g. Размер туманности 10x7 угловых минут.