Астрономы впервые измерили поляризацию света вращающейся звезды
Впервые экспериментально зарегистрирован эффект поляризации света, излучаемого звездами в результате их быстрого вращения. Для этого коллектив ученых из Австралии, Великобритании и США измерил сигнал от одной из самых ярких звезд на небе Регула с помощью сверхточного поляриметра. Теоретически этот эффект был предсказан более 50 лет назад. Работа опубликована в Nature Astronomy.
Известно, что поляризация света от сферической звезды, усредненная по поверхности, равна нулю. Однако если по каким-то причинам сферическая симметрия формы звезды нарушается, то средняя поляризация света звезды становится отличной от нуля. Этот эффект был предсказан еще в 1946 году нобелевским лауреатом Субраманьяном Чандрасекаром. Спустя 20 лет после этого в качестве одной из причин возможного нарушения сферической симметрии было предложено ее сплющивание в результате вращения с очень большой скоростью. Однако используемые до этого поляриметры не позволяли измерить поляризацию светового сигнала с достоверной точностью хотя бы для нескольких длин волн даже для самых ярких звезд.
В своем новом исследовании международный коллектив ученых из Австралии, Великобритании и США проанализировал поляризацию излучения Регула — самой яркой звезды в созвездии Льва и одной из самых ярких на всем ночном небе. Данные были получены с использованием наиболее чувствительного на сегодняшний день звездного поляриметра High Precision Polarimetric Instrument (HIPPI), установленного в обсерватории Сайдинг-Спринг. Ученым удалось измерить степень поляризации света в диапазоне длин волн от 395 до 618 нанометров. А объединив новые данные с полученными еще в 2006 году с поляриметра PlanetPol для длины волны 741 нанометров, исследователи получили данные для всего видимого спектра.
Оказалось, что измеренные значения линейной поляризации составили +42 миллионных доли для длины волны 741 нанометр и −22 миллионных доли для длины волны 395 нанометров. Обращение знака сигнала при изменении длины волны от красного к синему как раз характерно для поляризации, вызванной вращением.
Полученные данные ученые использовали для моделирования вращения Регула. В результате удалось рассчитать скорость вращения звезды, ориентацию оси ее вращения, а также распределение эффективного гравитационного поля на ее поверхности и распределение интенсивности и поляризации излучения для нескольких длин волн.
Оказалось, что Регул вращается с угловой скоростью в 96,5 процента от критической скорости, которая привела бы к его распаду. При этом абсолютное значение скорости вращения на поверхности достигает 320 километров в секунду. При этом ось вращения звезды направлена под углом 86,3 градуса к направлению наблюдения. Ученые отмечают, что полученные данные прекрасно согласуются с данными о вращении Регула, полученными ранее с помощью интерферометрии. По словам ученых, полученные результаты Регула помогут в дальнейшем изучить окружение звезды и возможные пути ее эволюции.
Излучение звезды может поляризоваться не только из-за изменения ее формы, но и в результате процессов, происходящих со световым пучком уже в космосе, например, в результате двулучепреломления в сильных магнитных полях.
Александр Дубов
Его создала сверхмассивная черная дыра
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил мощный отток нейтрального и ионизированного газа из далекой массивной галактики COSMOS-11142. Его нельзя объяснить звездообразованием или слияниями галактик, скорее всего, он возник из-за активности сверхмассивной черной дыры. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Считается, что крупномасштабные оттоки вещества из галактик, порождаемые активностью их центральных сверхмассивных черных дыр, играют фундаментальную роль в деле подавления (или тушения) процесса звездообразования в массивных галактиках. Однако прямых наблюдательных доказательств этой гипотезы до сих пор нет, особенно в случае ранней Вселенной, где тушение звездообразования могло происходить очень быстро, что требует удаления газа, а не его нагрева. Ранее в массивных далеких галактиках наблюдались лишь оттоки ионизированного газа, оттоки нейтрального или молекулярного газа при больших значениях красного смещения регистрировались лишь для галактик со вспышкой звездообразования и квазаров. Группа астрономов во главе с Сирио Белли (Sirio Belli) из Болонского университета сообщила об обнаружении сильного оттока газа из массивной далекой галактики COSMOS-11142 при помощи инструментов NIRSpec, NIRCam и MIRI космического телескопа «Джеймс Уэбб». COSMOS-11142 представляет собой массивную (звездная масса около 1010,9 масс Солнца) галактику, характеризующуюся красным смещением 2,445 и эффективным радиусом около двух тысяч световых лет. Галактика находится в фазе быстрого тушения ранее действовавшей вспышки звездообразования. Темпы оттока нейтрального и ионизированного газа из галактики составляют около ста и одной солнечной массы в год, соответственно, что больше, чем типичные значения оттоков для галактик, образующих звезды, в тот период. В основном из галактики истекает нейтральный газ, при этом нет свидетельств того, что отток вызван процессами звездообразования или событием крупного слияния галактик. Ученые считают, что за отток газа ответственна центральная сверхмассивная черная дыра, о наличии которой свидетельствуют свойства эмиссионных линий ионизированного газа в спектре. При этом сама черная дыра не демонстрирует сейчас заметную активность в рентгеновском или радиодиапазонах. Таким образом, сверхмассивные черные дыры действительно способны быстро подавлять звездообразование в массивных галактиках за счет выброса нейтрального газа прочь из галактики. Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» подтвердил открытие рекордно далекой массивной спокойной галактики.