Бетельгейзе, друга за яскравістю зірка у знайомому нам сузір’ї Оріона , є дивною гігантською зіркою. Нещодавні спостереження показали, що вона обертається набагато швидше – і в ній змішано набагато більше важких елементів – ніж це має бути притаманно типовим гігантським зіркам. Нещодавно команда астрономів розробила складну комп’ютерну модель, щоб дослідити радикальну ідею – а що як Бетельгейзе є результатом злиття двох менших зірок.
Усі зірки йдуть добре зрозумілими шляхами еволюції. Вони «спалюють» водень у своїх ядрах протягом переважної більшості свого життя, залишаючи після себе накопичення гелію з віком. Зміна співвідношення водню та гелію в ядрі впливає на інші властивості зірки, такі як її розмір, яскравість і температура. Наприклад, коли більш масивні зірки, такі як Бетельгейзе, наближаються до кінця свого життя, вони виробляють стільки гелію у своїх ядрах, що синтез водню переміщується в оболонку, що оточує це ядро, надуваючи решту зірки в червоний надгігант.
Використовуючи ці знання, астрономи зазвичай можуть точно визначити, на якому етапі свого еволюційного шляху знаходиться зірка. Але Бетельгейзе має ще й інші дивні властивості: вона містить набагато більше азоту у своїй зовнішній атмосфері, що є ознакою того, що її внутрішній простір нещодавно перемішався, і вона обертається набагато швидше, ніж інші червоні надгіганти, а це вказує на те, що із зіркою щось трапилося, щоб вона так «розкрутилася».
Зібравши ці частини разом, астрономи нещодавно провели систематичний і ретельний аналіз цікавої ідеї про те, що Бетельгейзе не народилася як одна величезна зірка, а натомість є продуктом «тихого злиття». Вони повідомили про свої результати в препринті, надісланому до The Astrophysical Journal.
Команда створила модель подвійної системи, яка надзвичайно поширена серед зірок великої маси в галактиці. У їхньому моделюванні первинна зірка мала 16 сонячних мас і вже була на шляху до того, щоб стати червоним надгігантом. Зірка-компаньйон була набагато менш масивною, близько чотирьох сонячних мас, і все ще успішно «спалювала» водень у своєму ядрі.
Моделювання показало, що коли надгігант старів, його атмосфера поширювалася на орбіту її компаньйона. Гравітація зірки-компаньйона «перетягувала» цей матеріал на себе, збільшуючи власну масу. Згодом компаньйони починали плавати у матеріалі більшої зірки, «стягнутому» з неї, що це викликало тертя, таким чином уповільнюючи обертання компаньйона та втягуючи його всередину. Те, що відбувалося далі, залежало від низки факторів, включно зі швидкістю супутника, відносною масою зірок і тим, наскільки розширилася атмосфера основної зірки.
Симуляція показала, що іноді зірки, що зливаються, спалахували на короткий час, що призводило до значної втрати маси і, отже, появі значно меншої, сильно зруйнованої зірки. Але у випадку Бетельгейзе злиття було набагато тихішим. Компаньйон занурився в атмосферу первинної зірки, обертаючись по спіралі всередину і врешті-решт злився з гелієвим ядром. Цей процес вивільнив величезну кількість енергії, викинувши частину матеріалу зірки в космос у вигляді струменевих потоків, приблизно еквівалентних 60% маси Сонця.
Приплив нового матеріалу від зірки-компаньйона зруйнував гелієве ядро, ненадовго повернувши нещодавно об’єднану зірку на стадію «спалювання» водню. Однак це тривало недовго, і новонароджена Бетельгейзе незабаром знову стала червоним надгігантом.
Проте Бетельгейзе зберегла пам’ять про зіткнення. У моделі астрономів злиття змішало вміст зірки, відправивши більш важкі елементи, як-от азот, у верхні шари атмосфери, де деякі з них залишаються видимими і сьогодні. Це злиття додало Бетельгейзе значної кількості обертальної енергії. Хоча зірка, ймовірно, дещо сповільнилася після того теоретичного злиття, вона все ще обертається набагато швидше, ніж мала б.
На жаль, прямі докази цього сценарію не будуть очевидними ще через 50 000-100 000 років, коли Бетельгейзе вибухне як наднова. Коли це станеться, матеріал з її внутрішніх глибин помчить назовні, дозволивши астрономам майбутнього (якщо вони існуватимуть на той час) детальніше вивчити хімічний склад гігантської зірки. Співвідношення елементів покаже їм, чи Бетельгейзе завжди була самотньою зіркою з дивними властивостями, чи вона була результатом «тихого» злиття у сиву давнину.
Джерело: space.com
Переклад: Kurai, спеціально для телеграм-каналу “Наукпоп українською”
