Загадочная система открывает дверь в новое царство физики

Эти звезды недолговечны и очень редки, из ста миллиардов звёзд нашей галактики подтверждено лишь несколько сотен.

Исследование, опубликованное командой в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, предлагает более пристальный взгляд не на одну, а на две звезды Вольфа-Райе в двойной звездной системе под названием Апеп, примерно в 8000 световых лет от Земли. Система Апеп, названная в честь змееподобного египетского бога хаоса, была впервые объявлена в 2018 году.

Звезда Вольфа-Райе часто более чем в 20 раз превышает массу нашего Солнца. Они очень горячие, яркие и могут испускать больше излучения, чем миллион обычных звезд. Фактически, они настолько светятся, что разлетаются в стороны под собственным сиянием, теряя огромное количество массы за счет сильных звездных ветров и выбрасывая в космос гелий, кислород и углерод.

Обнаружение любой звезды Вольфа-Райе - событие один на миллиард, возможно только потому, что их экстремальные свойства действуют как маяк, видимый по всей галактике. В Апепе нашлась пара редких звезд, расположенных на орбите, - единственный когда-либо проверенный пример двойной звезды Вольфа-Райе.

Их сильное излучение отбрасывает внешние слои звезды в космос, где материал, особенно углерод, охлаждается и конденсируется в шлейф, образуя буквально столб звездной пыли.

В случае двойной звезды Апеп, когда две звезды вращаются вокруг друг друга, эта пыль скручивается и превращается в огромный светящийся черный хвост. И геометрическая форма, и движение этой пыли кодируют физику орбиты звезды, а также скорость ветра.

Используя методы визуализации с высоким разрешением, ученые выявили форму светящегося шлейфа. Возвращаясь к Апепу на 3 года подряд, ученые наблюдали тонкие различия в движении пылевого хвоста.

Несмотря на огромное расстояние, с которого наблюдали за системой, невероятная мощность современных телескопов и технологий построения изображений позволила ученым запечатлеть танец Апепа.

Анализируя эти данные, ученые создали модель, которая с удивительной детализацией соответствует сложной спиральной геометрии Апепа. Но увеличивающаяся четкость изображений только усилила скрытую загадку, окутывающую систему.

Пренебрегая правилами, которые обычно регулируют другие порождаемые ветром шлейфы пыли, пылевой хвост Апепа, плыл в медленном темпе, открыто сопротивляясь сильным ветрам, которые должны его разогнать. Это трудно представить, поскольку ветры Вольфа-Райе более чем в миллиард раз сильнее нашего солнечного ветра.

После двойной проверки на возможные ошибки ученые были вынуждены признать, что пылевая спираль действительно расширялась в 4 раза медленнее, чем измеренные звездные ветры. Таким образом ученые столкнулись с чем-то неслыханным в других двойных звездных системах Вольфа-Райе; что-то, что требует понимания новой физики.

Единственное объяснение, которое осталось, заключалось в том, что шлейф Апепа каким-то образом укрывается собственным, более мягким ветром. Эта двухскоростная модель ветра теоретически возможна, если звезда, запускающая ветер, обладает особенным свойством: быстрым вращением.

Если она очень быстро вращается вокруг своей оси, это может вызвать медленный ветер в одном направлении, например, вокруг экватора, при этом быстрый ветер будет держаться ближе к полюсам.

Это открывает дверь в царство увлекательной физики, которую раньше только мельком наблюдали астрономы.

Звезды Вольфа-Райе по определению находятся в конце своего жизненного цикла. Возможно, всего через несколько десятков тысяч лет - никто точно не знает, когда - им суждено взорваться как сверхновые, высвободив колоссальное количество энергии и вещества в галактику и оставив остатки чёрной дыры или нейтронной звезды.