Астрономы построили самую детальную карту атмосферы Антареса
Астрономы создали самую детальную карту атмосферы красного сверхгиганта Антареса. Оказалось, что температура хромосферы звезды намного ниже, чем предполагалось раньше. Статья, описывающая результаты наблюдений, вышла в Astronomy & Astrophysics.
Красные сверхгиганты — это очень крупные и относительно холодные звезды, которые переходят к завершающему этапу эволюции. Они уже исчерпали запасы водорода в ядре, расширились и начали сбрасывать оболочку в окружающее пространство. Если бы на месте Солнца находилось такое светило, внешние слои его атмосферы простирались бы далеко за орбиту Марса. Исходящие от красных гигантов мощные ветры выдувают тяжелые элементы в космос, при этом ученым до конца не ясен механизм возникновения этих ветров, и изучение атмосферы таких звезд как Антарес, может помочь ответить на этот вопрос.
Антарес — самая яркая звезда в созвездии Скорпиона и одна из ярчайших звезд в ночном небе. Она расположена в 600 световых годах от Земли, а ее масса превосходит солнечную примерно в 12 раз. В видимом диапазоне электромагнитного излучения его диаметр больше диаметра нашего светила примерно в 700 раз, однако радионаблюдения показали, что границы его атмосферы даже шире.
Имон О’Горман (Eamon O’Gorman) из Дублинского института перспективных исследований вместе с коллегами изучали Антарес в миллиметровом и сантиметровом диапазоне с помощью интерферометров ALMA и VLA. Обсерватория ALMA наблюдала Антарес вблизи его поверхности (фотосферы), в то время как интерферометр VLA исследовал внешние слои атмосферы звезды.
Радиотелескопы измерили температуру большей части газа и плазмы в атмосфере Антареса. Усредненная по диску температура газа равнялась 2700 кельвин на 1,35 радиусах звезды (0,35 радиуса над фотосферой), достигала пика в 3800 кельвин на 2,5 радиуса, после чего постепенно снижалась до 1650 кельвин на 11,6 звездного радиуса.
Наибольшее внимание астрономов привлекла хромосфера звезды — внешняя оболочка звезды, которая разогревается магнитными полями и ударными волнами. Хромосферы звезд до сих пор плохо изучены, и астрономам впервые удалось пронаблюдать ее в радиодиапазоне. Выяснилось, что она намного холоднее, чем показывали прошлые наблюдения в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне, что может объясняться их чувствительностью только к очень горячему газу и плазме. Температура хромосферы Антареса оказалась равна около 3,5 тысячи градусов Цельсия. Для сравнения, хромосфера Солнца разогревается до 20 тысяч градусов Цельсия.
Кроме того, наблюдения за другими слоями атмосферы этой звезды указывают на то, что по своей структуре и температуре она может быть довольно неоднородной, как и Бетельгейзе. В будущем исследователи надеются изучить отдельные горячие и холодные участки звезды, чтобы выяснить, как они влияют на формирование туманностей.
В 2017 году астрономы представили первое детальное изображение поверхности Антареса. Тогда ученым удалось получить и первую карту скоростей движения вещества в атмосфере звезды — ранее такие карты строились только для Солнца. Кроме того, исследователи в прошлом делали снимки и поверхности Бетельгейзе, которая недавно восстановила свою яркость.
Кристина Уласович
Они находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах
Астрономы на основе наблюдений за пульсаром PSR J1023+0038 определили механизм переключения переходных миллисекундных пульсаров между режимами активности. Предполагается, что он связан с взаимодействием между пульсарным ветром и внутренней частью аккреционного диска, а также с выбросами вещества. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics. После рождения нейтронные звезды обладают очень высокой скоростью вращения, которая постепенно уменьшается со временем. Однако астрономам известны миллисекундные пульсары, представляющие собой быстровращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах и раскручиваются до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества звезды-компаньона. Этот эволюционный путь состоит из нескольких стадий, одна из которых представлена переходными миллисекундными пульсарами — очень редкими и плохо изученными объектами. Они могут находиться в двух состояниях: радиопульсар (объект порождает импульсы радиоволн) и активный режим (нейтронная звезда ярко излучает в рентгеновском диапазоне, аккрецируя вещество из диска вокруг нее). В активном режиме ученые выделяют два состояния — высокий уровень активности, который возникает чаще всего и характеризуется пульсациями рентгеновского, ультрафиолетового и оптического излучения от пульсара, и низкий уровень активности, когда пульсаций нет. Астрофизиков очень интересует, каким образом эти режимы возникают и почему непредсказуемо меняются. Группа астрономов во главе с Марией Кристиной Бальо (Maria Cristina Baglio) из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала результаты мультиволновых наблюдений за переходным миллисекундным пульсаром PSR J1023+0038, проведенных в июне 2021 года при помощи наземных и космических телескопов, таких как NuSTAR, XMM-Newton, «Хаббл», VLT, ALMA, VLA, NTT и FAST. PSR J1023+0038 был обнаружен в 2007 году как пульсар с периодом вращения 1,69 миллисекунды, обращающийся вокруг маломассивной звезды-компаньона (около 0,2 массы Солнца) за 4,75 часа. В 2013 году он перешел в режим высокого уровня активности, демонстрируя признаки формирования аккреционного диска. Данные наблюдений позволили астрономам построить физическую модель переключения миллисекундного пульсара между режимами активности. Во время высокого уровня активности существует ударная волна между ветром от пульсара и внутренним аккреционным потоком, где возникает большая часть рентгеновского излучения, а также рентгеновские, ультрафиолетовые и оптические пульсации. При этом самая внутренняя область усеченного, геометрически тонкого аккреционного диска, заменяется радиационно неэффективным, геометрически толстым потоком, а падающее на пульсар вещество втягивается в магнитное поле и ускоряется, образуя компактный джет из плазмы, которая выбрасывается наружу. Переход в режим низкого уровня активности инициируется дискретными выбросами вещества поверх джета вдоль оси вращения пульсара, что приводит к угасанию пульсаций. В таком состоянии пульсарный ветер все еще способен проникнуть в аккреционный диск и инициировать возникновение джета. Затем поток вещества из аккреционного диска может вновь заполнить область вблизи пульсара и он перейдет высокий режим активности. Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели гамма-затмения пульсаров-«черных вдов» и напрямую измерили скорость собственного движения пульсара.