Астрономы разгадывают тайну сверхъярких вспышек молодых звёзд в созвездии Орион, меняющих яркость в 1000 раз

Следы газовых потоков указывают на «бурную молодость» некоторых звёзд

Используя данные, полученные с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решётки Атакамы (ALMA) – группы из 66 радиотелескопов, расположенных на севере Чили, группа исследователей смогла пролить свет на загадочное явление в созвездии Орион.

Двойная звездная система FU Orionis (FU Ori), находящаяся примерно в 1500 световых годах от Земли, впервые удивила астрономов в 1936 году, когда её яркость внезапно увеличилась примерно в 1000 раз. Подобное взрывное поярчание ожидалось бы от старых, умирающих звёзд, однако возраст звёзд FU Ori оценивается всего в 2 миллиона лет – они всего лишь «младенцы» по космическим меркам по сравнению с нашей звездой среднего возраста, 4,6-миллиардного Солнца.

Иллюстрация FU Ori. На изображении показаны потоки, возникающие в результате взаимодействия сильных звёздных ветров, вызванных вспышкой, и остаточной оболочки, из которой образовалась звезда. Звёздный ветер вызывает сильный толчок в оболочке, и ALMA обнаружила унесённый этим толчком газ CO. Источник: NSF/NRAO/S. Dagnello

Открытие вспышки FU Ori привело к классификации совершенно нового типа звёзд – «звёзд FU Ori», которые внезапно становятся ярче, а затем тускнеют в течение многих лет. Учёные обнаружили, что это взрывное просветление является результатом того, что «фуоры» «крадут» энергию из своего окружения посредством того же процесса, который помогает формироваться звёздам и планетам: гравитационной аккреции материала.

«Мы изучаем FU Orionis с момента первых наблюдений ALMA в 2012 году. Очень интересно наконец получить ответы. FU Ori поглощал материал в течение почти 100 лет, чтобы подпитывать извержение. Мы наконец нашли ответ на вопрос, как эти молодые звёзды пополняют свою массу. Впервые у нас есть прямые наблюдательные доказательства наличия материала, подпитывающего извержения», – говорит Антонио Хейлз, руководитель группы и учёный Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).

Открытием команды является струйка материала, в основном угарного газа, который падает на звёзды. Хотя этот тонкий поток газа питает звёзды, он недостаточно велик, чтобы объяснить 100-летние извержения и просветление этой системы. Команда предполагает, что то, что они видят сегодня на ALMA, – это остатки гораздо большего количества материи, которая когда-то попала в эту молодую звёздную систему.

«Вполне возможно, что взаимодействие с более крупным потоком газа в прошлом привело к тому, что система стала нестабильной, что и вызвало увеличение яркости», – продолжил Хейлз.

Чтобы увидеть различные излучения этой звёздной системы и обнаружить поток массы, притягивающийся ею, команда наблюдала FU Ori с несколькими различными конфигурациями на 66 радиоантеннах в пустыне Атакама, составляющих ALMA. Они также использовали численные модели для моделирования потока газа к молодым звёздам.

Иллюстрация двойной системы FU Ori и недавно открытого аккреционного потока, показывающая, что недавно открытый поток постоянно подпитывает массу из оболочки в двойную систему. Источник: NSF/NRAO/S. Dagnello

Команда исследователей смогла значительно продвинуться в понимании природы вспышек, сравнив форму и скорость наблюдаемой структуры с ожидаемыми по следу падающего газа. Помимо обнаружения «струи» материала, команда также увидела истечение медленно движущегося угарного газа, выходящего из этой системы. Однако этот газ, похоже, не связан с недавним выбросом. Наблюдаемый поток напоминает другие, связанные с протозвёздами – молодыми звёздами, которые ещё не собрали достаточно массы из окружения, чтобы вызвать ядерный синтез водорода с гелием в своих ядрах, являющийся процессом, определяющим звезду главной последовательности.

Изучение феномена FU Ori помогает пролить свет на общие процессы звездообразования и формирования планетных систем.