7 Minutės
Dešimtmečius astronomai stebėjo Betelgeuzės veidą — šią ryškią raudonąją supermilžinę, kurios šviesumas ir paviršiaus savybės kinta laikui bėgant. Didesnis susidomėjimas kilo 2020 m., kai žvaigždė staiga susitraukė ir reikšmingai aptemo, paskatindama naują analizę apie vidinius ir išorinius mechanizmus, lemiamus jos kintamumui. Nauji aukštos raiškos stebėjimai dabar atskleidžia įtikinantį ženklą, kad procesus formuoja ne tik vidaus dinamika: kompaktiškas palydovas įsirėžia į Betelgeuzės išsiplėtusią atmosferą ir palieka savo pėdsaką — vagą.
Dviejų dalių pulsas: pulsacijos ir ilgas ciklas
Betelgeuzės kintamumas pasižymi dviem aiškiais ritmais. Pirmasis — maždaug 400 dienų trukmės pulsacija, susijusi su žvaigždės vidaus oscilacijomis; tai galima palyginti su žvaigždės „įkvepimu“ ir „iškvepimu“. Ant šio ciklo užsideda kur kas lėtesnis, maždaug 2 100 dienų trukmės antrinis periodas, kuris ilgą laiką kelia klausimų mokslininkams.
Siūlyti paaiškinimai apima labai didelius konvekcinius langelius, episodines dulkių debesų formacijas, magnetinę aktyvumą arba nematomą palydovą. Raudonųjų milžinų paviršius gali būti užpildytas gigantiškomis konvekcinėmis ląstelėmis — savo dydžiu prilygstančiomis Žemės dydžio planetoms — kurios iškreipia spinduliuotę ir vietiškai keičia temperatūrą. Taip pat dulkės, susidarančios ir sklaidomos aplink žvaigždę, gali laikinai sumažinti stebimą šviesumą optinėje juostoje.
Visgi nei viena iš šių idėjų iki šiol negalėjo pilnai paaiškinti ilgalaikio ciklo savybių, jo fazių stabilumo ir 2020 m. staigaus slopinimo pobūdžio. Todėl mintis apie išorinį veikiantį faktorių — pavyzdžiui, palydovą ar dvinarę sąveiką — liko svarbia alternatyva, kuri dabar gauna tiesioginį stebėjimų palaikymą.
Iš teorijos į tiesioginius įrodymus: vagos atradimas
Neseniai atlikti aukštos raiškos vaizdai ir spektriniai matavimai pateikė tai, ką tyrėjai vadina pirmuoju aiškiu sąveikos požymiu: vaga, besitęsianti žvaigždės išsiplėtusioje atmosferoje. Šioje struktūroje matyti motyvas, suderinamas su mažos masės palydovo panirimu per išorinius žvaigždės sluoksnius. Vaga elgiasi analogiškai vandens paviršiaus pėdsakui po laivo praeinant — ji nuplėšia medžiagą, trikdo dujų srautą ir sukuria ryškumo bei greičio dispersijas, pastebimas spektruose.
Tokio tipo struktūrų buvimas patvirtina, kad palydovas aktyviai formuoja supermilžinės apvalkalą: jis gali lokaliai suaktyvinti masės netekimą, sukurti asimetrijas ir paveikti aplinkos fiziką. Ankstesnės diskusijos remdavosi netiesioginiais signalu arba numerinėmis simuliacijomis; dabar, su tiesioginiais vaizdais ir linijinių poslinkių (Doplerio) duomenimis, šią hipotezę galima vertinti realiais stebėjimais.
Observacijos, kurios leido atpažinti vagą, derino aukštos erdvinės raiškos vaizdų rekonstrukciją ir spektrinę analizę. Interferometrijos ir kosminių teleskopų nuotraukos atskleidžia smulkesnius struktūrinius bruožus, o spektrų formos statistinė analizė rodo, kad tam tikrose vaizdo srityse dujos juda kitaip, nei likusioje žvaigždės atmosferoje — tai atitinka palydovo sukeltą dinamiką.
Modeliai, kuriuos tyrėjai lygino su stebėjimais, rodo, kad tokia vaga gali susidaryti tiek pašalinus dalį dujų, tiek užtrenkiant jų kelią, todėl matomi ryškumo kontrastai ir linijų poslinkiai. Tai iš esmės keičia mūsų supratimą apie tai, kaip išorinės sąveikos gali formuoti masyvių žvaigždžių išorinius sluoksnius ir lemti ilgalaikes kintamumo tendencijas.
Kodėl tai svarbu žvaigždžių evoliucijai ir supernovų mokslui
Palydovo radimas žvaigždės atmosferoje keičia požiūrį į kelis esminius procesus: masės netekimą, kampinio momento perdavimą ir elgseną prieš supernovą. Betelgeuzės apvalkalas — didžiulė, laipsniškai besiskleidžianti dujų talpykla — reaguoja į bet kokius vietinius trikdžius. Kai palydovas praeina per šiuos sluoksnius, jis gali išmušti medžiagą arba sukelti turbulenciją, kuri palengvina masės išsiskyrimą į tarpžvaigždinę terpę.
Toks procesas turi kelias pasekmes. Pirma, papildomas masės netekimas gali pakeisti žvaigždės likutinę masę ir cheminę struktūrą, kas savo ruožtu paveikia brandos stadiją ir galutinį žvaigždės sprogimo tipą (pavyzdžiui, skirtumai tarp tam tikrų II tipo supernovų formų). Antra, asimetrijos apvalkale gali nulemti netolygų sprogimo tempą ir medžiagų išmetimą, turinčius įtakos liekanos (neutroninės žvaigždės ar juodosios skylės) pagreičiui ir sukimosi savybėms.
Be to, palydovo ir žvaigždės sąveika gali perkelti kampinį momentą — tai reiškia, kad žvaigždės išoriniai sluoksniai gali sulėtėti arba įgyti papildomo sukimosi priklausomai nuo sąveikos pobūdžio. Tokie pokyčiai keičia branduolinės sintezės produktų paskirstymą prieš sprogimą ir galutinį supernovos spektrą bei liumenis. Todėl tiesioginis tokio tipo sąveikos stebėjimas yra gyvybiškai svarbus bandant suprasti žvaigždžių gyvavimo ciklą ir supernovų įvairovę.
Galiausiai, Betelgeuzė yra viena artimiausių mums raudonųjų supermilžinių, todėl jos stebėjimai veikia kaip „gyvas pavyzdys“ — laboratorija, kurioje galima tirti procesus, galinčius vykti daugelyje kitų masyvių, išsivysčiusių žvaigždžių. Jei ši mechanika pasirodys plačiai paplitusi, tai reikšmingai praplės mūsų modeliavimo ir interpretacijos priemones stebint tolimesnes supernovas ir kitus reiškinius.
Ką astronomai planuoja daryti toliau
Iš Žemės palydovas šiuo metu yra už Betelgeuzės disko, todėl tiesiogiai jį matyti sunku. Tačiau astronomai planuoja atnaujintus stebėjimus, kai sąstacija vėl išnyrus po disko — tai tikimasi apie 2027 m. Atjaunintos kampanijos apims daugiadujų bangų ruožą: optinį, infraraudonąjį ir radijo diapazonus, kad būtų stebima vagos evoliucija ir įvertintas įvairių fizikinių procesų indėlis.
Tokios keliabangės kampanijos leidžia surinkti komplementarius duomenis: optiniai atvaizdai gerai fiksuoja paviršiaus ryškumo pasikeitimus, infraraudonieji duomenys — šiltesnę dulkėtą aplinką ir molekulinius požymius, o radijo stebėjimai (pvz., interferometrija milimetrinėje juostoje) gali atskleisti masyvesnį ir lėtesnį pluoštą išmestos medžiagos. Kartu su modeliavimo darbais, įskaitant hidrodinamines simuliacijas, bus tikrinamos teorinės prognozės apie vagos susidarymą ir jos įtaką žvaigždės evoliucijai.
Astronomai taip pat ieškos panašių požymių aplink kitas raudonąsias supermilžines: didelių meteorologinių kampanijų metu bus analizuojami vaizdai ir spektrai, kad būtų nustatyta, ar dvinarės sąveikos modelis gali paaiškinti ilgalaikius ciklus ir netikėtus aptemimus kitose sistemose. Jei tokios vagos bus aptiktos dažnai, tai reikšmingai sustiprins hipotezę, kad palydovai vaidina svarbų vaidmenį masyvių žvaigždžių paskutinėse evoliucijos stadijose.
Todėl artimiausi metai yra kritiškai svarbūs: sisteminės stebėjimų kampanijos, palydovinės orbitos trajektorijų modeliavimas ir numerinės simuliacijos kartu suteiks galimybę patvirtinti arba paneigti šią koncepciją, o taip pat išsiaiškinti, kokio tipo palydovai (mažos žvaigždės, rudi nykštukai ar net masyvios planetos) gali sukelti pastebimus efektus Betelgeuzės pavidaluose.
Hubble teleskopo tęstinis vaidmuo
Stebėjimus, padėjusius identifikuoti vagą, atliko Hubble kosminis teleskopas. Hubble, ilgai veikianti NASA ir ESA bendra misija, toliau teikia aukštos erdvinės raiškos vaizdus ir spektroskopiją, kurių žemės paviršiuje esančios priemonės dažnai negali lengvai pasiekti dėl atmosferos trikdžių. NASA Goddard Space Flight Center ir Space Telescope Science Institute valdo reikšmingas misijos operacijas ir mokslines programas, išlaikydami Hubble priekyje atradimų apie žvaigždžių gyvavimo ciklus.
Svarbu pabrėžti, kad Hubble stebėjimai dažnai derinami su kitomis observatorijomis: žemės observatorijoms, tokioms kaip didieji interferometrai ir milimetrinės juostos radioteleskopai, tenka papildyti vaizdus spektrometrinės informacijos ir ilgesnio bangų ilgio matavimų forma. Šis sinergetinis požiūris sustiprina gebėjimą interpretuoti sudėtingus procesus Betelgeuzėje ir kituose raudonuosiuose milžinuose.
Kaip Betelgeuzė atskleidžia savo slaptą palydovą, astronomai gauna retą galimybę stebėti, kaip dvinarės sąveikos pertvarko žvaigždę, priartėjus prie jos paskutinio veiksmo — supernovos. Sekantys keleri metai gali iš esmės perrašyti tam tikras masyvių žvaigždžių evoliucijos dalių interpretacijas, pagerinti mūsų modelius apie masės netekimą, kampinio momento perdavimą ir sprogimų fizikos įvairovę.
Ši nauja informacija stiprina svarbų bendrą išvadą: žvaigždžių elgesys, ypač paskutinėse stadijose, dažnai yra rezultatas tiek vidaus dinamikos (pulsacijų, konvekcijos, magnetizmo), tiek išorinių veiksnių (palydovų, sąveikų su aplinka). Todėl visapusiški stebėjimai ir tarpdisciplininiai modeliai yra būtini, norint suprasti, kaip tokie procesai nulemia mūsų Visatos masyvių žvaigždžių likimą.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą