Красивая туманность в южном полушарии с двойной звездой в центре, похоже, нарушает наши стандартные модели звездной эволюции. Но новые данные Европейской южной обсерватории (ESO) предполагают, что когда-то здесь могло быть три звезды, и одна из них была уничтожена в результате катастрофического столкновения.
Примерно в 3800 световых годах от нас, в южном созвездии Нормы, можно найти объект под названием Туманность Яйцо Дракона (каталожный номер NGC 6164). В центре этой туманности находится двойная звезда, известная как HD 148937. Пара достаточно яркая, чтобы ее можно было увидеть в бинокль и небольшие телескопы, но они находятся достаточно далеко от нас, чтобы выглядеть как одиночная звезда. Обе звезды, составляющие пару, — горячие молодые голубые гиганты, но окружающая их туманность довольно необычна, поэтому астрономы уже давно их изучают.
Доктор Эбигейл Фрост — астроном Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, и она занимается этой системой последние девять лет.
«Во время фонового чтения я была поражена тем, насколько особенной показалась эта система», — говорит она. «Туманность, окружающая две массивные звезды, — редкость, и она действительно заставила нас почувствовать, что в этой системе должно было произойти что-то интересное. Глядя на данные, крутость только возрастала».
Фрост, как и другие астрономы до нее, заметила в туманности множество странных особенностей. Совершенно очевидно, что подобные горячие молодые звезды обычно не встречаются в туманностях, поскольку их интенсивное излучение имеет тенденцию довольно эффективно рассеивать окружающую пыль и газ. Но помимо этого, сама туманность имеет необычный состав. Если бы эта туманность была остатками газового облака, породившего эти звезды, она почти полностью состояла бы из молекулярного водорода. Но вместо этого он содержит более тяжелые элементы, такие как кислород, азот и углерод. Старые звезды создают эти элементы путем синтеза гелия и выбрасывают их на последних стадиях своей жизни. Но это не может быть источником этой туманности, поскольку звезды еще молоды.
У самих звезд есть свои загадки. Больший из двух имеет сильное магнитное поле. Магнитные поля в таких звездах, как наше Солнце, образуются, когда циркулирует толстая центральная оболочка из перегретой плазмы. Большая часть тепла от ядра Солнца передается на поверхность посредством конвекции: горячая плазма вблизи ядра поднимается вверх по направлению к поверхности, где охлаждается, а затем снова опускается вниз. Плазма электрически заряжена, и все эти движения зарядов создают магнитное поле, которое ученые называют эффектом динамо.
Но по-настоящему массивные звезды, такие как HD 148937, настолько велики, что тепло может просто излучаться из ядра. Расстояние от ядра до поверхности настолько велико, что градиент температуры очень постепенный. Внутри звезды нет места с достаточно высоким перепадом температур, чтобы начать конвекцию, поэтому нет потока материала, создающего магнитное поле. Тем не менее, у звезды есть магнитное поле, что приводит к следующей странности: магнитные звезды испытывают эффект торможения, в результате чего их вращение постепенно замедляется. Итак, эта звезда со своим сильным магнитным полем, которого у нее не должно быть, быстро вращается, чему магнитное поле должно было препятствовать.
Но это не все! Главная звезда как минимум на 1,5 миллиона лет моложе своего компаньона. По словам доктора Фроста, это невозможно: «После детального анализа мы могли бы определить, что более массивная звезда выглядит намного моложе, чем ее компаньон, что не имеет никакого смысла, поскольку они должны были образоваться в одно и то же время».
Если эта система звезд и туманностей не соответствует тому, что велят нам ожидать наши модели звездной эволюции, то как мы объясним все эти аномалии?
«Мы думаем, что изначально в этой системе было как минимум три звезды; две из них должны были находиться близко друг к другу в одной точке орбиты, в то время как другая звезда была намного дальше», — объясняет Хьюг Сана, профессор Левенского университета в Бельгии и главный исследователь наблюдений. «Две внутренние звезды яростно слились, образовав магнитную звезду и выбросив некоторый материал, который и создал туманность. Более далекая звезда сформировала новую орбиту с недавно слившейся, теперь уже магнитной звездой, создав двойную систему, которую мы видим сегодня в центре туманности».
Другими словами, система изначально была тройной звездой, а не двойной. Тройные системы, как правило, весьма нестабильны и обычно заканчиваются изгнанием одного из своих членов. Но иногда вместо этого третья звезда резко врезается в одного из своих спутников. Никто никогда не видел столкновения звезд, но компьютерное моделирование предсказывает ряд вещей, которые мы видим в NGC 6164. Звезда, по сути, представляет собой обширное и массивное облако газа, настолько большое и тяжелое, что его центральные области сжимаются до огромные температура и давление. Итак, когда две звезды сталкиваются, эти массы газа хаотично сливаются. Различные слои смешиваются, вытягивая ядерный пепел (например, гелий, азот, углерод и кислород) из ядра на поверхность. Большая часть газа, включая более тяжелые элементы, выбрасывается, образуя огромную новую туманность. То, что останется, рухнет обратно внутрь, образуя новую звезду с соответствующим быстрым вращением. И, наконец, турбулентность столкновения генерирует и поддерживает мощное магнитное поле.
Эту последовательность событий уже давно предсказывали астрономы, пытающиеся смоделировать слияния звезд, и девять лет работы доктора Фроста вполне могут предоставить доказательства, подтверждающие их правоту. Богатый металлами газ NGC 6164, молодой вид главной звезды, ее быстрое вращение и сильное магнитное поле — все это, кажется, подтверждает, что когда-то это действительно была система из трех тел, закончившаяся столкновением двух звезд.
Прочтите оригинальный пресс-релиз на сайте
