На расстоянии около 16 000 световых лет от нас массивная звезда испытала необычное затемнение. Это может произойти в двойных звездах, когда одна звезда проходит перед другой. Это также может быть связано с внутренними причинами, такими как врожденная изменчивость. Но эта звезда потускнела на целую треть, на огромную величину.
Что случилось?
Звезда получила название RW Цефея. Это одна из крупнейших звезд, о которых мы знаем. Его радиус почти в 1000 раз больше Солнца. Другими словами, она почти такого же размера, как орбита Юпитера.
Многие звезды, а может быть и все, демонстрируют некоторую изменчивость своей светимости, хотя зачастую она очень мала. RW Цефеи считается полуправильной переменной звездой, что означает, что ее изменение иногда является определенным, но в остальном нерегулярным. Но этот эпизод затемнения был слишком выраженным, чтобы его можно было объяснить внутренней изменчивостью, а у RW Cephei нет двойного компаньона.
Астрономы, работающие с массивом CHARA Университета штата Джорджия, заметили явление затемнения в прошлом году. CHARA — это группа из шести 1-метровых телескопов, которые работают вместе как интерферометр. Команда, стоящая за новым исследованием, представила свои результаты на 243-й конференции AAS, а также опубликовала их в The Astronomical Journal. Его название — «Великое затемнение звезды-гипергиганта RW Цефеи: изображения массива CHARA и спектральный анализ». Ведущий автор — Нарсиредди Анугу, астроном и ученый по оптическим системам из CHARA Array.
«Мы провели наши первые наблюдения CHARA в декабре 2022 года, незадолго до зимнего закрытия, но результаты были настолько замечательными, что мы решили продолжить дополнительные наблюдения, как только звезда снова станет доступной», — сказал Анугу. Анугу возглавил международную команду учёных, которая попыталась сделать первые снимки RW Цефеи крупным планом, чтобы определить источник затухания.
Астрономы Вольфганг Фоллманн и Константино Сигизмонди объявили в 2022 году, что RW Цефея резко исчезла за предыдущие несколько лет. Пара сообщила о своих выводах в The Astronomers Telegram. «Звезда значительно тускнеет вместо того, чтобы снова светить», — написала пара. «Это явление, происходящее на RW Cep, может быть похоже на то, что произошло на красном сверхгиганте Бетельгейзе в конце 2019 года».
Астрономы выяснили, что затемнение Бетельгейзе, вероятно, было вызвано выбросом газа, который остыл в пыль и заблокировал часть света звезды. Может ли аналогичный механизм стоять за затемнением RW Цефеи? Возможно, но Бетельгейзе не потускнела на треть, в отличие от RW Цефеи.
CHARA означает Центр астрономии высокого углового разрешения. Высокое угловое разрешение позволило астрономам довольно детально рассмотреть звезду, хотя она находится на расстоянии около 16 000 световых лет. RW Цефея также является огромным гипергигантом, и это помогает. ЧАРА может видеть на Луне вещи размером меньше человека.
Изображения CHARA показали, что звезда не круглая, что является очень необычной находкой. Но ученые не могли быть уверены, что это правда. Для уточнения изображения они использовали специализированные компьютерные программы.
«Расстояние между телескопами CHARA вызывает некоторую неопределенность в точных деталях изображений, поэтому нам нужны интеллектуальные алгоритмы для восстановления всего изображения», — сказал Фабьен Барон. Барон является соавтором статьи, а также автором компьютерных алгоритмов.
На изображениях видно, что поверхность звезды испытывает конвульсии, изменяющие ее округлую форму. На ее поверхности также есть более яркие и темные пятна, а ее общий вид изменился за десятимесячный период наблюдений, охватывающий ее затемнение и повторное поярчание. «Самыми яркими особенностями реконструированных изображений являются большие различия в яркости в видимом полушарии звезды», — пишут исследователи в своей статье.
Другой соавтор исследования, Кэтрин Шепард из обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико, решила попробовать другую тактику. Она использовала камеру для записи как визуального, так и инфракрасного света, исходящего от RW Цефеи. Ее наблюдения показали, что затемнение было гораздо более выраженным в видимом свете, чем в инфракрасном.
Эти наблюдения были явным признаком того, что пыль блокирует свет. Исследователи пришли к выводу, что то же самое, что произошло с Бетельгейзе, произошло и с RW Цефеем. Звезда потеряла часть своего газа в результате мощной вспышки, и газ остыл, превратившись в пыль, которая заблокировала одну треть видимого света звезды.
«Великое затемнение белого белого гриба может быть последним в серии массовых выбросов за последнее столетие».
Из «Великого затемнения звезды-гипергиганта RW Цефеи: изображения массива CHARA и спектральный анализ».
И затемнение Бетельгейзе, и затемнение RW Цефеи вызваны потерей массы.
Стареющие звезды теряют массу по мере сжигания ядерного топлива. Это ослабляет их гравитацию, и стареющая звезда не может удерживать весь материал в своих внешних слоях. Хотя существует множество вопросов без ответа о деталях этого процесса, и Бетельгейзе, и Р.В. Цефея показывают, что потеря массы может происходить в результате периодических сильных вспышек. Затем эти вспышки на некоторое время блокируют свет звезды, прежде чем рассеяться. По мере того как пыль рассеивается, звезда начинает возвращаться к своей нормальной яркости.
«Великое затемнение белого белого гриба может быть последним в серии массовых выбросов за последнее столетие», — пишут авторы в своей статье. «Таким образом, нынешнее затухание может быть последним из продолжающихся эпизодов массового выброса и образования пыли, и вновь образовавшаяся пыль теперь частично затеняет видимое полушарие».
«Мы предполагаем, что максимальное время светового дня могло соответствовать особенно энергичному конвективному подъему горячего газа, который вызвал выброс поверхностной массы», — объясняют авторы. «Этот газ сейчас остывает до точки образования пыли, а часть выброшенного облака, видимая в проекции на фотосферу, вызывает более темный вид западной стороны звезды».
Исследователи также отмечают, что продолжительность этих событий затемнения связана с размером звезды и выбрасываемым ею пылевым облаком. Бетельгейзе меньше RW Цефеи, и ее событие длилось около года, тогда как событие RW Цефеи может длиться несколько лет. Даже более массивные звезды, такие как Canis Majoris, радиус которых в 14 раз превышает радиус Солнца, могут испытывать эпизоды, которые будут длиться десятилетия.
Нынешнее извержение RW Цефеи, вероятно, является одним из нескольких массивных извержений, которые звезда пережила за последнее столетие. Подобные события потери массы, вероятно, будут преследовать звезду по мере того, как она движется к своей гибели.
«Этот случай был особенным, потому что облако было выброшено в направлении Земли», — сказал директор CHARA Дуглас Гис, — «так что мы оказались в правильном месте, чтобы стать свидетелями всех последствий катаклизма.
