Прямое сравнение компьютерной модели невращающегося красного сверхгиганта с наблюдениями Бетельгейзе на ALMA. Если не получить достаточного разрешения в телескопах, крупномасштабная конвекция может привести к образованию диполярной карты скоростей. В верхнем ряду показаны карты интенсивности, в нижнем ряду — карты лучевой скорости. В левом столбце показана модель звезды в полном разрешении; средний столбец показывает имитационные наблюдения с уменьшенным разрешением. В правом столбце показаны фактические наблюдения ALMA. Фото: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad24fd
Бетельгейзе – известный красный сверхгигант в созвездии Ориона. В последнее время она привлекла к себе много внимания не только потому, что изменения ее яркости привели к предположениям о неизбежности взрыва, но и потому, что наблюдения показали, что она вращается гораздо быстрее, чем ожидалось.
Эта последняя интерпретация теперь поставлена под сомнение международной командой под руководством астрономов из Института астрофизики Макса Планка, которые предполагают, что кипящую поверхность Бетельгейзе можно принять за вращение даже в самых современных телескопах. Другие астрономы активно анализируют новые данные наблюдений, чтобы проверить такие гипотезы.
Бетельгейзе, одну из самых ярких звезд северного полушария, можно легко найти невооруженным глазом в созвездии Ориона. Бетельгейзе – одна из крупнейших известных звезд. Имея диаметр более 1 миллиарда километров, оно почти в 1000 раз больше Солнца. Если бы он находился в нашей солнечной системе, он поглотил бы Землю, а ее атмосфера достигла бы Юпитера.
Звезда такого размера не должна вращаться быстро. В своей эволюции большинство звезд расширяются и вращаются вниз, чтобы сохранить угловой момент. Однако недавние наблюдения показали, что Бетельгейзе вращается довольно быстро (5 км/с), что на два порядка быстрее, чем должна вращаться отдельная эволюционировавшая звезда.
Наиболее яркие доказательства вращения Бетельгейзе были получены благодаря Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетке Атакамы (ALMA). 66 антенн ALMA работают вместе, как если бы они были одним гигантским телескопом. Они используют метод, известный как интерферометрия, при котором две или более антенны улавливают сигнал из Вселенной и объединяют усилия для анализа сигнала и получения информации об источнике его излучения.
Используя этот метод, астрономы обнаружили диполярную карту лучевых скоростей на внешнем слое Бетельгейзе: кажется, что половина звезды приближается к нам, а другая половина удаляется. Это наблюдение, наряду с предыдущими исследованиями, привело к интерпретации того, что Бетельгейзе быстро вращается.
Эта интерпретация была бы ясной, если бы Бетельгейзе была идеально круглой сферой. Однако поверхность Бетельгейзе представляет собой живой мир, управляемый физическим процессом, называемым конвекцией. Мы можем наблюдать конвекцию в нашей повседневной жизни, когда кипятим воду, но у Бетельгейзе этот процесс гораздо более жестокий: пузырьки кипения могут достигать размеров орбиты Земли вокруг Солнца и покрывать большую часть поверхности Бетельгейзе. Они поднимаются и опускаются со скоростью до 30 км/с, быстрее, чем любой пилотируемый космический корабль.
Основываясь на этой физической картине, международная группа под руководством Цзин-Цзе Ма, доктора философии. Студент Института астрофизики Макса Планка теперь предлагает альтернативное объяснение карте диполярных скоростей Бетельгейзе: кипящая поверхность Бетельгейзе имитирует вращение. Скопление кипящих пузырей поднимается с одной стороны звезды, а другая группа пузырей опускается с другой стороны. Из-за ограниченного разрешения телескопа ALMA такие конвективные движения будут размыты в реальных наблюдениях, что приведет к появлению карты диполярных скоростей.
Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Команда разработала новый пакет постобработки для создания синтетических изображений ALMA и субмиллиметровых спектров на основе трехмерного гидродинамического моделирования излучения невращающихся красных сверхгигантов. В 90% симуляций звезда будет интерпретироваться как вращающаяся со скоростью несколько км/с просто из-за крупномасштабных кипящих движений на поверхности, которые не видны четко в телескоп ALMA.
Необходимы дальнейшие наблюдения, чтобы лучше оценить быстрое вращение Бетельгейзе, и команда сделала прогнозы для будущих наблюдений с более высоким пространственным разрешением. К счастью, другие астрономы уже провели наблюдения Бетельгейзе с более высоким разрешением в 2022 году. Новые данные анализируются прямо сейчас, что проверит предсказания и поможет раскрыть маску Бетельгейзе.
«Большинство звезд — это всего лишь крошечные точки света на ночном небе. Бетельгейзе настолько невероятно велика и расположена так близко, что с помощью самых лучших телескопов это одна из очень немногих звезд, где мы действительно наблюдаем и изучаем ее кипящую поверхность. это немного похоже на научно-фантастический фильм, как будто мы приехали туда, чтобы увидеть его поближе», — говорит соавтор Сельма де Минк (директор Института астрофизики Макса Планка). «И результаты настолько впечатляющие. Если Бетельгейзе все-таки быстро вращается, то мы думаем, что она, должно быть, была раскручена после того, как съела небольшую звезду-компаньон, вращавшуюся вокруг нее».
«Мы так многого еще не понимаем в гигантских кипящих звездах, таких как Бетельгейзе», — говорит соавтор Андреа Кьявасса, астроном CNRS. «Как они на самом деле работают? Как они теряют массу? Какие молекулы могут образовываться в их потоках? Почему Бетельгейзе внезапно стала менее яркой? Мы очень усердно работаем над тем, чтобы наши компьютерные симуляции стали лучше и лучше, но нам действительно нужны невероятные данные. от таких телескопов, как ALMA».
Информация от: Обществом Макса Планка
