Российские ученые нашли "невозможную" звезду в созвездии Кассиопеи

Барнаул, 21 мая - Атмосфера. Российские и зарубежные астрономы открыли крайне необычную "углеродную" звезду в созвездии Кассиопеи, возникшую несколько десятков тысяч лет назад в результате слияния крупных белых карликов, которая в ближайшее время взорвется и превратится в пульсар, сообщает РИА "Новости" со ссылкой на журнал Nature Astronomy.

"Слияния звезд происходят достаточно часто. Примерно 10% обычных светил и аналогичное число белых карликов возникли подобным путем. Открытие звезды J005311 указывает на то, что столкновения крупных белых карликов не всегда ведут к вспышкам сверхновых", – пишут Василий Гварамадзе из ГАИШ МГУ и его коллеги.

Белыми карликами называют остатки старых "выгоревших" звезд небольшой массы, лишенных собственных источников энергии. Белые карлики возникают на конечной стадии эволюции звезд с массой, не превышающей солнечную более чем в 10 раз. В конечном счете, в белого карлика превратится и наше светило.

Подобные "мертвые звезды" интересуют астрофизиков по нескольким причинам. Во-первых, они являются прародителями сверхновых первого типа, позволяющих очень точно оценивать расстояния в космосе. Во-вторых, они состоят из экзотической сверхплотной материи, свойства и структуру которой ученые пока не до конца понимают.

Ответ на этот вопрос важен по той причине, что от него зависит то, что должно происходить при слиянии белых карликов. Сейчас ученые считают, что если совокупная масса двух престарелых светил превышает так называемый предел Чандрасекара, составляющий 1,4 массы Солнца, то продукт их слияния становится нестабильным и превращается в иной тип объекта.

В зависимости от скорости и других параметров слияния, этот процесс может породить как мощнейший термоядерный взрыв, вспышку сверхновой первого типа, так и привести к формированию нейтронной звезды.

Долгое время ученые считали, что слияния всех крупных белых карликов, чья масса заметно превышает предел Чандрасекара, практически гарантированно заканчиваются взрывом сверхновой. Вера в эту идею была подорвана в 2003 году, когда астрономы из США и Канады зафиксировали крайне необычную вспышку на небе. Она имела все черты сверхновой первого типа, но при этом была порождена объектом, чья масса превышала солнечную как минимум в два раза.

Ее открытие вызывало массу споров, так как существовавшие в то время теории не могли объяснить механизм ее рождения, а само существование подобной вспышки противоречило устоявшемуся представлению о том, что все сверхновые первого типа имеют одинаковую мощность и другие свойства, завязанные на предел Чандрасекара.

Гварамадзе и его коллеги открыли крайне необычную звезду, чье существование подтверждает одно из объяснений того, как могла возникнуть вспышка 2003 года и несколько других аномально мощных сверхновых, зафиксированных в последующие годы.

Изначально, как объясняют астрономы, они искали не белые карлики и следы их столкновений, а туманности, возникающие в окрестностях крупных престарелых звезд на последних этапах их жизни. Для этого ученые изучали снимки ночного неба, полученные инфракрасным орбитальным телескопом WISE и другими обсерваториями такого типа.

Их внимание привлекла небольшая туманность J005311, удаленная от нас примерно на 10 тысяч лет в сторону созвездия Кассиопеи. Когда Гварамадзе и его команда попытались найти породившую звезду, используя телескоп БТА в Специальной астрофизической обсерватории в Нижнем Архызе, их ожидал сюрприз.

В центре этой туманности обитало крайне необычное светило, внешне похожее на так называемые звезды Вольфа-Райе, самые беспокойные и короткоживущие звезды Вселенной. Как и ее предполагаемые "кузины", звезда в центре J005311 была невероятно горячей – температура ее поверхности превышала 200 тысяч градусов Кельвина. При этом она выбрасывала огромное количество газа в окружающую среду, разгоняя его до 16 тысяч километров в секунду, или 5% от скорости света.

С другой стороны, она была примерно в четыре раза более тусклой, чем даже самые скромные звезды Вольфа-Райе, но при этом ее спектр был совершенно не похож даже на самые активные формы подобных звезд. Вдобавок ее недра почти полностью состояли из двух элементов – кислорода и углерода, а водород и гелий полностью отсутствовали в недрах J005311 и в ее газовом "саване".

Эти несостыковки заставили ученых задуматься о том, как возник подобный объект. Обратившись к знаменитой диаграмме Герцшпрунга-Рассела, российские и зарубежные астрономы заметили, что схожими свойствами должны обладать звезды, возникшие в результате слияния крупных белых карликов.

Теоретики, как отмечают исследователи, давно предсказали существование подобных объектов, чья масса заметно выше предела Чандрасекара, однако до настоящего времени их никто не находил.

Как показывали эти расчеты, подобные сверхтяжелые объекты могут сформироваться в том случае, если недра белых карликов нагреются достаточно быстро во время их слияния. В таком случае углерод успеет "загореться" в недрах нового светила еще до того, как оно сильно сожмется.

Это остановит термоядерный взрыв, породит небольшую туманность из раскаленного кислорода и неона, а внутри нее возникнет уникальный сверхгорячий объект, который проживет еще несколько десятков тысяч лет. После того, как "переродившаяся" звезда исчерпает все запасы углерода и кислорода, она сожмется еще сильнее, что приведет к рождению тусклой сверхновой и небольшой нейтронной звезды.

Как показывают расчеты Гварамадзе и его коллег, это должно произойти в самое ближайшее время. Возраст J005311 сейчас составляет около 16 тысяч лет, что означает, что она находится на последних этапах своей "новой жизни". Вполне возможно, что человечество станет свидетелем этого знаменательного события, заключают ученые.