Кубанский государственный технологический университет

RS Змееносца удивляет астрономов

30-11-2011
Система RS Змееносца в представлении художника (изображение с сайта www.newscientistspace.com)

В утренние часы второй половины февраля 2006 года в созвездии Змееносца невооруженным глазом можно было наблюдать небольшую звездочку 4-й величины. Любители астрономии могли уверенно констатировать, что раньше этой звезды в созвездии Змееносца не было, а многие профессиональные астрономы с пристальным вниманием взялись за ее изучение. Чем же привлекла эта неприметная звезда мировую астрономическую общественность?

Звезда RS Змееносца (RS Ophiuchi), о которой идет речь, является вспыхивающей переменной.

Она известна с 1967 года, а в последний раз вспыхивала в 1985 году. Эта переменная относится к спектральному типу OB+M2ep и меняет блеск от 4,3m в максимуме, до 12,5m в минимуме. Расположена RS Змееносца в 4 градусах к северо-западу от звезды ν («ню») Змееносца. Расстояние от RS Змееносца до Солнца составляет 5000 световых лет.

Участок карты звездного неба с созвездием Змееносца (Oph). Перекрестьем помечено положение RS Змееносца

Желающие пронаблюдать вспыхивающую переменную звезду смогут найти ее по координатам: альфа = 17h 50m 13,5s и дельта = –06° 42' 30". Сейчас ее блеск примерно 7-8-й величины. Для облегчения поисков приводится общая и подробная карты окрестностей звезды. На общей карте положение звезды указано перекрестьем, а на подробной — обозначением RS. Весной созвездие Змееносца наблюдается по утрам, а в летние и осенние месяцы — по вечерам.

RS Змееносца — не одиночная звезда. Она представляет собой двойную систему, обращающуюся вокруг общего центра масс, куда входят красный гигант и белый карлик. Масса белого карлика превышает массу Солнца, хотя размеры его ядра едва достигают размеров Земли. Благодаря своей массивности крохотный компаньон красного гиганта активно «отнимает» разряженное вещество у своего «большого брата», продолжая наращивать собственную массу.

Именно это увеличение массы приводит к катаклизмическим вспышкам необычной переменной. В подповерхностных слоях белого карлика при увеличении давления со стороны набранного вещества начинаются термоядерные реакции, результатом которых становится вспышка и сброс части внешней оболочки плотной звезды. Невредимым при этом остается только ядро белого карлика. Но это лишь начало грандиозного события, которое произойдет, когда масса жадного компаньона красного гиганта достигнет критической. Тогда белый карлик будет наказан за свою ненасытность вспышкой сверхновой звезды (типа Ia), которая полостью уничтожит «объевшуюся» звезду и изрядно потреплет соседний красный гигант.

Крупномасштабный участок карты звездного неба в созвездии Змееносца. Интересующая нас двойная звезда находится в правом верхнем углу и отмечена латинскими буквами RS

Вспыхивающих двойных звезд, подобных RS Змееносца, известно сотни, но, согласно ранним наблюдательным данным, считалось, что для достижения белым карликом необходимой массы, после которой произойдет взрыв сверхновой, потребуется слишком много времени — около возраста Вселенной!

Система RS Змееносца через 21 (вверху) и 27 (внизу) суток после вспышки (фото с сайта www.cnews.ru)

Однако февральская вспышка RS Змееносца внесла свои коррективы в представления ученых о взрывах сверхновых звезд. Этому помогли мощные наземные телескопы, которые появились за последние 20 лет с момента последней вспышки звезды. Исследования проводились на Обсерватории Jodrell Bank (Манчестерский университет, Англия) при помощи радиотелескопа Multi-Element Radio Linked Interferometer Network (MERLIN), а также на системе из 10 радиотелескопов Very Long Baseline Array (VLBA), контролируемой из Сокорро (Нью-Мексико, США). Излучение вспышки принималось в различных волновых диапазонах, что позволило выявить мельчайшие подробности в структуре сброшенной оболочки, которая оказалась более сложной, чем можно было предположить, а именно несферической. Эти данные заставили ученых пересмотреть свои взгляды на возрастные изменения у подобных звезд и ряд других вопросов, связанных со взрывами сверхновых. В частности, оказалось, что белый карлик набирает массу гораздо быстрее, чем думали раньше.

Исследования последней вспышки RS Змееносца можно считать беспрецедентными, так как впервые ученым удалось реально пронаблюдать выброс вещества из белого карлика (впервые был сделан реальный снимок сброшенной оболочки). Размеры карлика через месяц после вспышки достигли диаметра орбиты Нептуна — 30 астрономических единиц, или 4,5 миллиарда километров (а зная расстояние и время, можно вычислить и скорость расширения оболочки). Более того, некоторые исследователи пришли к выводу, что сброшенная оболочка расширяется неравномерно, что характерно для выбросов из двойной системы! Это означает, что сам белый карлик тоже может оказаться двойной звездой, а вся система — тройной.

Еще одна неожиданность, открывшаяся при детальном изучении вспышки описываемой звезды, состоит в том, что красный гигант в системе RS Змееносца является источником большого количества водорода. А сверхновые звезды типа Ia характеризуются недостатком водорода. Значит, взрыв сверхновой в этой системе не будет относиться к типу Ia. Однако, согласно теориям, к типу вспышек Iа относятся именно белые карлики в двойных звездных системах.

Конечно, возможно, что вспышки белого карлика просто выдувают водород из системы. Однако вопрос наличия водорода очень важен, ведь сверхновые звезды типа Ia используются как «стандартные свечи» для определения расстояний во Вселенной! Считается, что в сверхновые типа Ia превращаются белые карлики с примерно одинаковой массой. Значит, яркость вспышки тоже одинакова. Но чем дальше звезда, тем она слабее, а значит, слабее и вспышка. Зная истинный блеск вспышки (а он всегда должен быть одинаков у типа Iа), легко можно определить расстояние до объекта.

Если же в этой двойной системе будет больше водорода, то и яркость вспышки будет больше и отлична от аналогичных звезд. Значит, одинаковость яркости вспышек белых карликов можно поставить под сомнение. Под сомнение тогда поставят и ранее определенные расстояния по этому методу. Разрешить этот парадокс смогут только дальнейшие исследования.

Пока же анализ рентгеновских снимков вспышки позволил определить, что масса белого карлика в системе RS Змееносца приближается к 1,4 массы Солнца, а, согласно существующим теориям, это и есть та самая критическая масса, при которой происходит взрыв сверхновой. Так что не исключена вероятность, что наблюдавшаяся в феврале 2006 года необычайно мощная вспышка — последняя в жизни небольшой звезды перед превращением в сверхновую (которое теоретически может произойти уже через 20 лет).

Конечно, ученые не могут упустить такой шанс, поэтому в ближайшие десятилетия внимание к RS Змееносца будет особенным. Пронаблюдайте и вы эту необычную звезду, вооружившись обычным любительским телескопом.

Источники: 1) Stellar explosion revealed in unique detail // NewscientistSpace.com, 19.07.2006. 2) Взрыв в двойной звездной системе: неожиданные подробности // CNews.ru, 21.07.2006.

См. также: An asymmetric shock wave in the 2006 outburst of the recurrent nova RS Ophiuchi — Nature, 442, pp. 279-281, 20.07.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

‹‹