Астрономы заглянули в будущее Солнца

Американские астрономы под руководством Сэма Рагланда (Sam Ragland) с помощью инфракрасно-оптического комплекса из трех объединенных телескопов Arizona’s Infrared-Optical Telescope Array (IOTA) исследовали звезды с массами от 0,75 до 3 масс Солнца, приближающиеся к концу своей эволюции, сообщает Universetoday. Эти объекты вызывают особый интерес, поскольку примерно через 4 млрд. лет, согласно научным прогнозам, такая же судьба ожидает и наше Солнце.

Звезды данного класса превратились в красных гигантов несколько миллиардов лет тому назад, когда топливом для термоядерных реакций в их недрах стал гелий, который накапливался долгое время в результате «выгорания» водорода. К концу своей жизни эти звезды состоят из плотного углеродно-кислородного ядра и окружающей его оболочки, где водород превращается в гелий, а гелий в свою очередь — в углерод и кислород.

При изменениях гравитационного баланса внутри этих звезд водород и гелий чередуются, как вид ядерного топлива, вызывая изменения яркости звезды с периодом порядка 100 тыс. лет. Многие звезды проводят заключительные 200 тыс. лет своей жизни как переменные типа Миры. Мира-переменными называются звезды, светимость которых регулярно изменяется с периодом от 80 до 1 тыс. дней. Они названы так по имени «родоначальницы» класса, звезды Мира в созвездии Кита (Cetus). В течение этого заключительного периода происходит сброс внешних оболочек звезды, и гигант превращается в постепенно остывающего белого карлика, окруженного расширяющейся газовой туманностью.

Д-р Рагланд и его коллеги наблюдали с помощью комплекса IOTA в общей сложности 35 переменных типа Миры, 18 полурегулярных переменных и 3 нерегулярных переменных - все эти звезды расположены в нашей Галактике на расстоянии примерно 1 300 св. лет от Земли. 12 из переменных Миры (около 30%), как оказалось, имеют асимметричную яркость, в то время как только у трех из полурегулярных и у одной из нерегулярных звезд были обнаружены такие же неоднородности.

Причина этой неоднородной яркости, напоминающей пятна на Солнце, остается пока загадкой. Моделирование, осуществленное соавтором исследования, профессором Ли Анной Вильсон (Lee Anne Willson), показало, что крупная планета, такая как Юпитер, могла бы оставить след в звездном ветре, приводящий к наблюдаемой асимметрии. Даже планета земного типа, более близкая к ядру звезды, могла бы оставить заметный след при достаточной силе звездного ветра, хотя в этом случае планета была бы сравнительно быстро втянута внутрь и поглощена звездой.

С другой стороны, большие количества вещества, выброшенного звездой, могли создать сложные взрывные волны, завихрения и уплотнения газового облака, которые неравномерно поглощают излучение, создавая видимые неоднородности. В любом случае, полученные данные свидетельствуют о том, что предположение об однородном и изотропном излучении звезд данного класса является ошибочным. Очевидно, что для точного описания этих процессов в будущем потребуется построение трехмерных моделей.

В диапазоне близком к инфракрасному при длине волны 1,65 микрона осуществлять интерферометрию намного сложнее, поскольку исследуемые волны почти в миллион раз короче радиоволн. В этих условиях стабильность телескопов становится решающим фактором — даже небольшая вибрация приводит к недопустимой погрешности измерений.

Для решения данной проблемы астрономы использовали новую технологию, разработанную во Франции. Свет от трех телескопов IOTA объединялся при помощи специального монолитного чипа, шириной около сантиметра, названного «интегральным оптическим объединителем лучей» (IONIC).

В дальнейшем ученые планируют создать интерферометр из четырех и даже шести телескопов. Эта методика может стать альтернативой созданию гигантских телескопов с зеркалами 30 и более метров.