Бетельгейзе может быть результатом «тихого» слияния звезд

 Астрономы высказали интригующую возможность того, что Бетельгейзе возникла не как одна звезда, а является продуктом «тихого слияния».

Изображение Бетельгейзе. (Фото: space.com)

Бетельгейзе, вторая по яркости звезда знакомого созвездия Ориона , — странная гигантская звезда. Недавние наблюдения показали, что она вращается гораздо быстрее (и в ней смешано гораздо больше тяжелых элементов), чем следовало бы типичным звездам-гигантам. Недавно группа астрономов разработала сложное компьютерное моделирование для изучения радикальной идеи: Бетельгейзе является результатом слияния двух меньших звезд.

Все звезды следуют хорошо изученным эволюционным путям. Большую часть своей жизни они плавят водород в своих ядрах, оставляя после себя накопление гелия по мере старения. Изменение соотношения водорода и гелия в ядре влияет на остальные свойства звезды, такие как ее размер, яркость и температура. Например, когда более массивные звезды, такие как Бетельгейзе, приближаются к концу своей жизни, в их ядрах образуется так много гелия, что термоядерный синтез водорода перемещается в оболочку, окружающую это ядро, превращая остальную часть звезды в красного сверхгиганта.

Используя эти знания, астрономы обычно могут определить, на каком этапе эволюции находится звезда. Но у Бетельгейзе есть некоторые странные свойства: во внешней атмосфере она содержит гораздо больше азота, что является признаком того, что ее внутренняя часть недавно подверглась перемешиванию, и она вращается гораздо быстрее, чем другие красные сверхгиганты, что указывает на то, что со звездой что-то произошло, что привело к ее раскрутке.

Собрав эти фрагменты вместе, астрономы недавно провели систематический и тщательный анализ интригующей возможности того, что Бетельгейзе изначально не была отдельной звездой, а вместо этого является продуктом «тихого слияния». Они сообщили о своих результатах в препринте, представленном в The Astrophysical Journal.

Установка команды представляла собой двойную систему, которая чрезвычайно распространена среди звезд большой массы в галактике . В их моделировании основная звезда имела массу 16 солнечных и уже была на пути к превращению в красный сверхгигант. Звезда-компаньон была гораздо менее массивной, около четырех солнечных масс, и все еще успешно синтезировала водород в своем ядре.

Как показало моделирование, по мере старения звезды-сверхгиганта ее атмосфера расширялась до орбиты ее компаньона. Гравитация звезды-компаньона направила этот материал на себя, увеличив ее собственную массу. В конце концов спутники начали плавать сквозь такое количество материала, что это вызвало трение, замедляющее спутника и втягивающее его внутрь. То, что произошло дальше, зависело от множества факторов, в том числе от скорости спутника, относительных масс звезд и того, насколько расширилась атмосфера главной звезды.

Моделирование показало, что иногда сливающиеся звезды ненадолго вспыхивали, что приводило к значительной потере массы и, следовательно, к гораздо меньшему размеру и сильно разрушенной звезде. Но в случае с Бетельгейзе слияние прошло гораздо тише. Спутник погрузился в атмосферу главной звезды, двигаясь по спирали внутрь и в конечном итоге слившись с гелиевым ядром. Этот процесс высвободил огромное количество энергии, выбрасывая часть материала звезды в космос в виде струйных потоков, примерно эквивалентных 60% массы Солнца . 

Как показало моделирование, приток нового материала из звезды-компаньона разрушил гелиевое ядро, ненадолго вернув недавно слившуюся звезду на стадию плавления водородного ядра. Однако это длилось недолго, и вскоре новорожденная Бетельгейзе снова стала красным сверхгигантом.

Однако Бетельгейзе сохранила память о столкновении. По модели астрономов, слияние смешало содержимое звезды, отправив более тяжелые элементы, такие как азот, в верхние слои атмосферы, где некоторые из них остаются видимыми и сегодня. И это слияние добавило Бетельгейзе значительное количество вращательной энергии. Хотя звезда, по-видимому, несколько замедлилась после того теоретического сильного слияния, она все равно вращается гораздо быстрее, чем должна была бы быть.

К сожалению, прямые доказательства этого сценария не будут очевидны еще через 50 000–100 000 лет, когда Бетельгейзе взорвется как сверхновая . Когда это произойдет, материал из ее внутренних глубин устремится наружу, что позволит будущим астрономам (если они существуют в то время!) Более подробно изучить химический состав звезды-гиганта. Пропорции элементов подскажут им, всегда ли Бетельгейзе была одиночной звездой со странными свойствами или же она возникла в результате давнего слияния.

Источник