Китайский астрофизик открыл самую быстровращающуюся звезду Млечного Пути

Звезда LAMOST J040643.69+542347.8 находится во внешнем рукаве Млечного Пути на расстоянии около 30 тысяч световых лет от Солнца, причем ее верхние слои вращаются с рекордно большой скоростью — около 540 километров в секунду, что на 100 километров в секунду быстрее, чем у предыдущего рекордсмена  HD 191423. О результатах спектроскопических наблюдений, которые позволили сделать это заключение, пишет астрофизик Гуан-Вей Ли (Guang-Wei Li) в препринте на arXiv.org.

Звезды вращаются вокруг своей оси с момента рождения — по мере коллапса облака газа в протозвезду момент импульса сохраняется, что приводит к быстрому вращению. Постепенно это вращение замедляется в результате взаимодействия магнитного поля звезды со звездным ветром, уносящим прочь массу. Например, точка на экваторе Солнца движется со скоростью чуть больше двух километров в секунду. Однако есть и звезды, которые вращаются экстремально быстро — самые быстрые известные к настоящему времени VFTS 285 и VFTS 102 в Большом Магеллановом облаке вращаются со скоростью около 610 километров в секунду. В нашей Галактике до последнего времени рекорд скорости вращения принадлежал HD 191423 — 435 километров в секунду. Реальная скорость вращения этих звезд может быть еще больше — ведь мы можем измерить только скорость в проекции на луч зрения.

Одиночную звезду заставить быстро вращаться непросто — обычно быстровращающиеся звезды находятся в двойных системах и обязаны высокой скоростью своим компаньонам, с которыми активно обмениваются веществом. Они могут быть источником такого интересного явления, как длинные гамма-всплески. Кроме того, быстрое вращение кардинально влияет на циркуляцию вещества внутри звезды. Оно перемешивается — водород переносится в ядро, а продукты углерод-азот-кислородного цикла — на поверхность, что увеличивает продолжительность жизни звезды и ее светимость.

Гуан-Вей Ли (Guang-Wei Li) называет открытие самой быстровращающейся звезды в Галактике счастливой случайностью — оно было сделано в процессе поиска при помощи спектроскопического телескопа LAMOST звезд класса О — это горячие голубые звезды — с эмиссионными линиями водорода. Спектральный класс LAMOST J040643.69+542347.8 был определен как О6.5. Необычно широкие линии в спектре указали на быстрое вращение звезды: дело в том, что от приближающегося к нам края звезды все линии спектра смещаются в голубую часть спектра, от удаляющегося — в красную, и в результате сложения спектральные линии становятся тем шире, чем быстрее вращается звезда. Для надежного измерения скорости вращения автор использовал линию поглощения ионизированного гелия He II λ4542 — она формируется глубоко внутри фотосферы и звездный ветер на нее уже не влияет. Оказалось, что скорость вращения верхних слоев звезды в проекции на луч зрения примерно равна 540 километрам в секунду, что на 100 километров в секунду быстрее, чем у обнаруженной в 2001 году HD 191423. 

Некоторые спектральные линии одновременно демонстрировали излучение и поглощение: на фоне широкой эмиссионной линии наблюдался узкий провал поглощения. Это объясняется тем, что излучение и поглощение квантов света в окрестностях одной и той же линии относятся к разным частям звезды. Широкая линия излучения идет от экваториальной области с быстрым вращением, а узкая линия поглощения — от полярных областей, где гравитация из-за близости к центру сильнее, плотность выше, а вращение медленнее, чем на экваторе.

Также оказалось, что LAMOST J040643.69+542347.8 еще и аномально быстро движется относительно межзвездной среды. Такие звезды называют убегающими — и, кстати, предыдущий рекордсмен по скорости вращения HD 191423 тоже относится к этому типу. Более того, самые быстровращающиеся звезды, известные на сегодня — VFTS 285 и VFTS 102 в Большом Магеллановом облаке — также убегающие.

Звездная величина LAMOST J040643.69+542347.8 составляет 13,9. Это позволяет провести ее дальнейшие спектроскопические наблюдения в высоком разрешении — LAMOST, при всей его огромной фокальной плоскости, обладает низким спектральным разрешением. Особенно интересно, по мнению автора, было бы узнать состав поверхности звезды и сравнить его с HD 191423, где были зафиксированы перенасыщенность азотом и гелием и недостаток углерода и кислорода.

При помощи телескопа LAMOST уже была обнаружена гиперскоростная звезда. Кроме того, китайские ученые заявляли об открытии рекордно крупной черный дыры звездных масс, которое впоследствии было признано ошибочным.

Евгения Скареднева