За тисячі світлових років від Землі розігрується драматична загибель гігантської зірки. Вона є частиною зоряної системи Wolf-Rayet 104 (WR 104), також відомої як Туманність Вітрячка. Астрономи підтвердили, що її характерна форма — це результат взаємодії зірки-близнюка, яка обертається навколо вмираючої зірки та допомагає створювати в космосі вражаючу спіраль із викинутого матеріалу.
Це відкриття, а також нещодавно визначене положення зоряного компаньйона означають, що нам більше не потрібно турбуватися про швидкий вибух WR 104 у вигляді наднової. Тепер ми знаємо, що система зорі орієнтована так, що її гамма-сплеск не обрушиться на Землю смертельною дозою радіації – саме ця ймовірність і принесла WR 104 прізвисько «Зірка Смерті».
«Наш вид на спіральний пиловий диск із Землі дійсно виглядає так, ніби ми бачимо його зверху, і було логічно припустити, що дві зірки обертаються в тому ж напрямку», – каже астроном Грант Хілл з обсерваторії Кека (США).
«Коли я почав цей проєкт, я думав, що основна увага буде зосереджена на зіткненні зоряних вітрів і що орбіта системи знаходиться у площині спостереження. Але натомість я виявив щось абсолютно несподіване. Орбіта нахилена щонайменше на 30–40 градусів».
Зірки Вольфа-Райє та космічна хореографія
Зірки Вольфа-Райє – це надмасивні, дуже гарячі та надзвичайно яскраві зорі на завершальній стадії свого життя. Через свою велику масу – «Зірка Смерті» має приблизно 13 мас Сонця – їхній життєвий цикл є відносно коротким: WR 104 існує всього близько 7 мільйонів років.
На цій стадії зоряного життя відбувається інтенсивна втрата маси, коли випромінювання викидає матеріал у вигляді потужних зоряних вітрів. Ці процеси можуть створювати одні з найкрасивіших космічних явищ. Наприклад, пил, що виривається із зірок Вольфа-Райє, взаємодіючи з гравітацією зоряного компаньйона, може формувати вражаючі спіральні структури, як це видно у WR 140 та Apep.
Що зробили вчені
Астрономи використали архівні спостереження обсерваторії Кека, що датуються 2001 роком, щоб дослідити природу цієї взаємодії. Аналіз показав, що подвійна система обертається по круговій орбіті з періодом приблизно 241,54 дня, а відстань між зірками удвічі перевищує відстань між Землею і Сонцем.
Компаньйон WR 104 – масивна зоря спектрального класу OB, що має приблизно 30 сонячних мас і, як і головна зірка, продукує потужний зоряний вітер. Коли ці зоряні вітри стикаються, вони створюють пил, який нагрівається ультрафіолетовим світлом. Це тепло випромінюється у вигляді теплової емісії, яку можуть зафіксувати інфрачервоні телескопи, такі як ті, що знаходяться в обсерваторії Кека.
Чи загрожує Землі гамма-сплеск?
Головним сюрпризом стало те, що попередні моделі WR 104 припускали, що осі її зірок спрямовані прямо на Землю. Це становило потенційну загрозу: коли зірка Вольфа-Райє вибухає як наднова, вона може випустити потужний гамма-сплеск вздовж своїх полюсів.
Якщо полюс зорі дійсно був би спрямований на Землю, то гамма-випромінювання могло б знищити значну частину озонового шару планети, що спричинило б катастрофічні наслідки для життя. Проте тепер вчені встановили, що орбітальна площина системи нахилена відносно Землі, що означає, що будь-який потенційний гамма-сплеск пройде повз нашу планету.
Нова загадка
Однак це відкриття створило нову загадку. Якщо осі зірок не спрямовані на нас, то чому спіральна структура пилу виглядає так, ніби вона розташована саме в площині нашого огляду? Це вказує на те, що пил і площина орбіти можуть бути зміщені одне від одного. Поки що вчені не можуть пояснити, як саме це могло статися.
«Це чудовий приклад того, як у астрономії ми починаємо дослідження з одними очікуваннями, а Всесвіт підносить нам нові загадки», – каже Хілл.
«Ми відповідаємо на одні питання, але водночас створюємо ще більше. Однак саме так ми дізнаємося більше про фізику і про Всесвіт, у якому живемо. WR 104 ще не раз нас здивує!»
Результати дослідження були опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.