В 1936 году астрономы наблюдали, как FU Orionis, тусклая звезда в созвездии Ориона, резко стала ярче. За считанные месяцы яркость звезды увеличилась в 100 раз. Когда она достигла своего пика, она была в 100 раз ярче нашего Солнца.
Астрономы никогда не наблюдали такой яркой молодой звезды.
С тех пор мы узнали, что FU Orionis — двойная звезда. Она окружена околозвездным диском, и эпизоды яркости возникают, когда звезда набирает массу из диска. Есть и другие молодые звезды, похожие на FU Ориона, и теперь это тезка целого класса переменных молодых звезд, которые светятся таким же образом. Звезды FU Ori — это подкласс звезд T-Тельца, молодых звезд до главной последовательности, которые все еще растут.
Астрономы с некоторым успехом смоделировали эпизоды аккреции и яркости ФУ Ори. Но природа интерфейса «диск-звезда» осталась загадкой. Попытки представить границу между ними не увенчались успехом. До настоящего времени.
Астрономы использовали космический телескоп «Хаббл» для наблюдения за ФУ Ори с помощью инструментов телескопа COS (спектрограф космического происхождения) и STIS (спектрограф изображений космического телескопа). Их результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters. Исследование называется «Аккреционный удар, обнаруженный в дальнем ультрафиолете на границе звезды и диска ФУ Ори», ведущий автор — Адольфо Карвальо. Карвальо — кандидат астрономических наук в Калифорнийском технологическом институте.
Звезды FU Ori — это звезды T-Тельца, которые представляют собой наиболее активно аккрецирующие молодые звездные объекты (YSO). Внешнее магнитное давление звезд Т-Тельца не позволяет диску коснуться звезды. Астрономы полагают, что классические звезды Т-Тельца аккумулируют материал вдоль линий магнитного поля и откладываются на полюсах в процессе, называемом магнитосферной аккрецией.
Однако звезды FU Ori разные. Они подверглись нестабильности диска либо потому, что диск намного больше звезды, либо из-за присутствия двойной системы, либо из-за падающего материала. Нестабильность приводит к быстрым изменениям скорости аккреции. Повышенная скорость аккреции нарушает баланс между магнитным полем звезды и внутренним краем аккреционного диска. В спектрах звезд FU Ori преобладают детали поглощения внутреннего диска. Избыточное излучение этих звезд понимается как удар вещества по фотосфере звезды. Однако для звезд FU Ori астрономы не уверены в детальной структуре аккреционного пограничного слоя.
Исследователи сосредоточились на внутреннем крае аккреционного диска Ф.У. Ори, пытаясь подтвердить модель аккреционного диска и более полно понять пограничный слой.
«Мы надеялись проверить самую горячую часть модели аккреционного диска, определить ее максимальную температуру, проводя измерения ближе к внутреннему краю аккреционного диска, чем когда-либо прежде», — сказала Линн Хилленбранд из Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния, соавтор исследования. автор статьи. «Я думаю, была некоторая надежда, что мы увидим что-то дополнительное, например, границу между звездой и ее диском, но мы этого явно не ожидали. Тот факт, что мы увидели так много дополнительного — в ультрафиолете оно было намного ярче, чем мы прогнозировали — стал большим сюрпризом».
У звезд FU Ori аккреционный диск расположен ближе, чем у звезд T-Тельца. Это, в сочетании с повышенной скоростью падения, делает их намного ярче, чем Т-Таурис. Фактически, во время вспышки диск фактически затмевает звезду. Диск вращается быстрее, чем вращается звезда, а это означает, что должна быть область, где диск сталкивается со звездой. Удар замедляет движение материала и нагревает его.
Новые УФ-наблюдения Хаббла показывают, что этот регион существует и что он намного горячее, чем предполагалось.
«Данные Хаббла указывают на гораздо более горячую область воздействия, чем предсказывали модели ранее», — сказал ведущий автор Карвалью. «В ФУ Ори температура 16 000 Кельвинов. [nearly three times our Sun’s surface temperature]. Эта шипящая температура почти в два раза выше, чем рассчитывали предыдущие модели. Это бросает вызов и побуждает нас задуматься о том, как можно объяснить такой скачок температуры».
Это означает, что научная модель звезд FU Ori, называемая моделью аккреции вязкого диска, нуждается в обновлении. В пересмотренной модели команды говорится, что когда материал аккреционного диска приближается к звезде и достигает ее поверхности, он производит горячий удар, излучающий ультрафиолетовый свет. Температура ударной волны предполагает, что материал движется на границе со скоростью 40 км/с, что соответствует моделированию процесса аккреции.
«Измеренная температура и размер области излучения FUV согласуются с ожиданиями ударной волны на границе диск-звезда», — объясняют авторы в своем исследовании. «Удар возникает в результате столкновения сверхзвукового аккреционного потока на поверхности диска со звездной фотосферой».
Один из вопросов, который волнует ученых, касается формирования экзопланет вокруг молодых звезд. Исследователи полагают, что планеты начинают формироваться, когда звезды очень молоды. Наносит ли эта горячая вспышка вред формированию планет? Влияет ли это на их эволюцию? Чрезвычайная вспышка УФ-аккреции, которой подвергаются звезды FU Ori, может повлиять на химический состав планет.
«Наша пересмотренная модель, основанная на данных Хаббла, не является строго плохой новостью для эволюции планет, это своего рода смешанная картина», — объяснил Карвалью. «Если планета находится далеко в диске во время ее формирования, вспышки объекта FU Ori должны повлиять на то, какие химические вещества в конечном итоге унаследует планета. А вот если формирующаяся планета находится очень близко к звезде, то тут немного другая история. За пару вспышек любые планеты, формирующиеся очень близко к звезде, могут быстро переместиться внутрь и в конечном итоге слиться с ней. Вы можете потерять или, по крайней мере, полностью поджарить каменистые планеты, образующиеся вблизи такой звезды».
