Астрономы нашли в космосе звёзды-дезертиры, сигналы с которых тревожат учёных

В мае 2020 года учёные, работавшие в Астрофизической лаборатории NASA, сообщили, что им удалось обнаружить самую близкую к Солнечной системе чёрную дыру. По астрономическим меркам расстояние до неё не такое уж и большое — тысяча световых лет. А привели к этому открытию наблюдения за звёздной системой HR 6819. Сначала она считалась двойной звездой, потом, когда её понаблюдали в телескоп ESO La Silla, была признана тройной.

Астрофизик Петр Хадрава из Астрономического института Чешской академии тогда сделал вывод, что в систему из двух звёзд-компаньонов явно вписана чёрная дыра. Научное сообщество было потрясено: первая чёрная дыра, видная невооружённым глазом. Простые граждане тоже заволновались, ведь чёрные дыры ассоциировались с чем-то страшным. Да только эта чёрная дыра оказалась какой-то неправильной: её и вычислили-то исключительно по силе притяжения, в плане остальных показателей она оказалась неуловимой. Появилась надежда, что таких чёрных дыр на самом деле множество и просто ранее они не попадались. И вот следующие дыры окажутся словоохотливее.

Главное — разработать методы их поиска, и можно, фигурально выражаясь, ловить их в сачок. Заманчиво было пополнить коллекцию чёрных дыр, расположенных в Галактике, ведь на тот момент их было зафиксировано не более чем два десятка. Некоторые представители учёного сообщества были настолько категоричны, что не допускали возражений.

"Невидимка, масса которой четырёхкратно превышает массу Солнца, может быть исключительно чёрной дырой", — объясняет первый автор статьи Томас Ривиниус из чилийского офиса ESO.

По мнению учёных, такая система должна была распадаться, отпуская на все четыре стороны свои элементы. Только HR 6819 оказалась исключением либо свидетельством существования систем нового типа, ведь она не распадалась, но и вела себя крайне необычно. Однако изучение с помощью рентгеновского спектра ничего не дало: дыра была небольшого диаметра и не могла проявить себя настолько, чтобы можно было однозначно сделать вывод о её свойствах.

Первые наблюдения показали, что чёрная дыра системы HR 6819, скорее всего, образовалась после смерти другой небольшой звезды. И, если основное свойство чёрных дыр — поглощать близлежащие объекты, эта, судя по наблюдениям, ничего не поглощала. Либо это поглощение было столь незначительно, что оставалось незаметным для земного наблюдателя, пусть и вооружённого некоторым количеством сверхточной оптики.

В 2022 году астрономы из команды KU Leuven-ESO пустили в ход Очень большой телескоп и выяснили, что HR 6819 всё-таки не тройная, а двойная звезда. И никакой чёрной дыры там нет. Тут-то и вспомнились сомнения по поводу того, что чёрная дыра была какая-то неправильная. Благодаря расчётам астрофизика Джулии Боденштейн стало ясно, что в данной системе всего два источника света. При помощи 3D-спектрографа MUSE, установленного на телескопе VLT, всё подтвердилось окончательно. Звезда двойная. Казалось, можно закрывать эту историю и двигаться дальше.

Но вторая звезда оказалась вампиром. Она притянула к себе компаньона и за счёт него стала вращаться быстрее. Вообще, звёзды-вампиры, как и явление звёздного вампиризма, более интересное явление, чем чёрные дыры. Их изучение может дать астрофизикам гораздо больше в перспективе. Во-первых, так лучше можно понять механику эволюции массивных звёзд, во-вторых, можно попытаться объяснить, как возникают гравитационные волны, а также вспышки сверхновых.

Двойные системы звёзд порождают массу явлений, которые будоражат воображение даже людей, далёких от науки. Чего стоит феномен "голубых бродяг", сценарий образования которых был открыт в 2006 году. Такие звёзды называют ещё звёздами-дезертирами. По сути, это звёздный молодняк, затесавшийся в стан звёзд старых. Одна из причин образования феномена — эволюция двойных звёздных систем, когда одна из звёзд, состоящих в загадочном симбиозе, омолаживается за счёт своего партнёра. Такие звёзды аномальны, в них обычно зашкаливает количество гелия и водорода, а кислорода и углерода там сравнительно мало.

Вещество, находящееся на поверхности "голубого бродяги", обычно перетекает на него с другой звёзды. Звёзды, высасывающие вещество, по размерам гораздо меньше своих доноров. Это звёзды спектрального класса "O" — очень горячие, редкие и яркие. Они напрямую замешаны в явлении "звёздного вампиризма". Их называют "настоящими чудовищами", и тут уже не пахнет никаким партнёрством. По массе они превосходят Солнце в пятнадцать раз и горячее его в шесть раз. Эти звёзды серьёзно влияют на эволюцию звёздных систем. Одних они полностью поглощают — такой исход вероятен для 30% звёзд, на судьбу других сильно влияют, преобразуя их до неузнаваемости. Сами "звёзды-вампиры", высасывая водород из звезды-донора, начинают резко расти и вскоре обгоняют её. Возрастает их яркость и температура. Для них характерно ярко-голубое свечение. Их становится проще изучить с помощью наземных телескопов. Они дают представление о жизни в других галактиках, выступая своего рода гидами по отдалённым уголкам Вселенной.

Ещё совсем недавно учёные считали двойные звёзды исключением, а одиночные — правилом. Но с появлением более совершенных телескопов становится всё очевиднее, что двойных звёзд во Вселенной очень много и, значит, именно они — маяк для будущих исследователей, продвигающихся через условный мрак галактик. Также становится яснее, как образуются сверхновые. Во-первых, запас водорода в сверхновых минимален, во-вторых, количество известных науке сверхновых соответствует числу известных двойных звёзд. Так что сегодняшняя сверхновая, скорее всего, вчерашний донор "звезды-вампира", который к тому же излучает целый ворох сигналов, которые при соединении в единую звуковую дорожку дают высокочастотный звук, похожий на крик.

Их наличие подтвердило на практике общую теорию относительности Эйнштейна, давшую человечеству выводы о замедлении времени и о зависимости массы тела от скорости. Сейчас учёные продолжают изучать HR 6819. И, может быть, следующие открытия помогут продвинуться дальше в решении этого непростого уравнения с постоянно меняющимися переменными.