6.1K
В биологии термин «симбиоз» описывает отношения двух организмов, которые живут вместе и взаимодействуют друг с другом ради выгоды. Астрономы уже давно изучают класс звезд, называемых симбиотическими, которые сосуществуют аналогичным образом. Используя данные рентгеновской обсерватории NASA «Chandra» и других телескопов, исследователи пытаются лучше понять, насколько изменчивыми могут быть эти близкие звездные отношения.
Дружба красного гиганта и белого карлика
R Водолея (R Aquarii) – одна из самых известных симбиотических звезд. Она проживает на расстоянии 710 световых лет от Земли в созвездии Водолея. Впервые изменения яркости звезды были замечены почти тысячу лет назад. С тех пор астрономы подробнее изучили этот объект и определили, что R Водолея не одиночная звезда, а двойная, состоящая из маленького, плотного белого карлика и холодной красной гигантской звезды.
Красная гигантская звезда имеет свои интересные свойства. Большинство красных гигантов спокойны, но некоторые пульсируют с периодами между 80 и 1000 днями, как звезда Мира из созвездия Кита, и подвергаются значительным изменениям яркости. Это подмножество красных гигантов называется «переменными Мира» или миридами.
Красный гигант в R Водолея является именно такой звездой и постоянно меняет яркость по мере пульсаций, в отличие от своего компаньона-карлика, который не пульсирует. Есть и другие поразительные различия между двумя звездами. Белый карлик примерно в десять тысяч раз ярче красного гиганта. Температура его поверхности около 20 000 градусов Цельсия, в то время как у гиганта – около 3000 градусов. Кроме того, белый карлик имеет немного меньшую массу, чем его спутник, но поскольку он намного компактнее, его гравитационное поле сильнее. Гравитационная сила белого карлика тянет на него наружные слои красного гиганта.
В какие-то моменты на поверхности белого карлика накапливается достаточно материала, чтобы вызвать термоядерный синтез водорода. Выброс энергии от этого процесса может привести к новому, асимметричному взрыву, который сдувает внешние слои звезды со скоростью более 16 миллионов километров в час, выбрасывая энергию и материал в космос и образуя кольцо, дающее ключ к истории извержений. Ученые считают, что взрыв новой в ночь 1073 года, доказательства которого пришли из корейских записей о «звезде-гостье» на позиции R Водолея, образовал внешнее кольцо. Внутреннее кольцо, видимое на новом составном изображении симбиотической звезды в оптическом свете, было создано извержением в начале 1770-х годов. Внешнее кольцо примерно в два раза шире внутреннего, но слишком слабое, чтобы быть видимым на этом снимке.
Рентгеновские наблюдения
Вскоре после запуска «Chandra» в 1999 году, астрономы начали использовать рентгеновский телескоп для наблюдений за R Водолея, что позволило им лучше понять поведение звезды в последние годы. Телескоп обнаружил струи рентгеновского излучения, которые «движутся» в сторону верхнего левого угла.
Поскольку астрономы вели наблюдения за звездой в течение многих лет, они видели изменения в этом потоке. В частности, струи рентгеновского излучения движутся от звездной пары со скоростью около 2,5 миллионов и 3 миллионов километров в час. Несмотря на то, что они путешествуют с меньшей скоростью, чем вещество, выброшенное новой, струи сталкиваются с небольшим количеством материала и лишь немного замедляют свое движение. С другой стороны, разлетевшаяся материя от звезды собирает намного больше вещества, что значительно уменьшает скорость ее распространения.
Данные «Chandra» показали, что извержения также происходили в 1950-х, 1980-х годах и 2000-х годах. Однако, эти всплески были менее энергичными и не столь яркими, как взрыв новой в 1073 году. Если эти менее сильные и плохо понятые события повторяются каждые несколько десятилетий, следующее из них должно произойти в ближайшие 10 лет.
Некоторые бинарные звездные системы, содержащие белые карлики, производят новые взрывы через одинаковые промежутки времени. Если R Водолея является одной из этих периодических новых, и интервал между событиями 1073 и 1773 годами повторится, то следующий взрыв стоит ждать лишь в 2470-х годах. Во время этого события система может стать в несколько сотен раз ярче, что сделает ее легко видимой невооруженным глазом и поставит наравне с ярчайшими звездами на небе.