Изменяющийся диск из обломков вокруг соседней звезды

Художественное изображение AU Mic

Молодая звезда AU Microscopii, похоже, энергично перемешивает свое окружение: за динамикой ее диска, состоящего из обломков, можно следить с Земли почти в живую.

32,3 светового года отделяет от нас красный карлик - звезду АС Microscopii (AU Mic), которую можно наблюдать в южном созвездии Микроскоп. Она окружена диском из обломков, повернутым к нам почти точно ребром. С помощью разработанного при участии Института астрономии Макса Планка прибора SPHERE, установленного на Very Large Telescope (ESO), удалось четко и подробно отобразить этот диск.

Диск из обломков вокруг AU Mic © ESO

Сравнение с предыдущими наблюдениями космического телескопа Хаббла впервые надежно доказывает изменение этих структур за несколько лет. Диск вокруг AU Mic явно показывает исходящие, быстро перемещающиеся волнообразные структуры. Астрономы пока не выяснили, что это такое и как эти структуры образовались. Они могли возникнуть в связи с извержениями звезды AU Mic и/или с планетами в пылевом диске, присутствие которых до сих пор не подтверждено. Результаты были недавно опубликованы в "Nature".

Изменяющийся диск Фото: © ESO (2014), NASA / ESA (2010, 2011)

Эта серия трех снимков диска из обломков вокруг AU Mic показывает недавно обнаруженные подвижные, волнообразные структуры. Верхнее и среднее фото созданы космическим телескопом Hubble в 2010 и 2011 годах. Подробная запись прибора SPHERE была получеена с VLT 10 августа 2014. Одна из его задач состоит в подавлении яркого света центральной звезды для наблюдения за более слабо освещенным диском. Чтобы сделать видимыми структуры его внешних регионов, была увеличена светимость. Позиция звезды обозначена символом. Для сравнения размеров на верхнем краю изображения показана орбита планеты Нептун (60 AE).

AU Mic - красный карлик типа М1 Ve, принадлежащий к классу эруптивных переменных звезд, для которых характерно истечение материи из экваториальной зоны. Возникшая приблизительно 12 млн лет назад звезда почти вдвое меньше Солнца и намного его моложе (нашему светилу 4,57 млрд лет). С 2003 года известно, что AU Mic окружен диском из обломков радиусом около 200 астрономических единиц (AE).

Диски из обломков (англ. "debris disks"), как на AU Mic, являются остатками периода формирования планет. После завершения звездообразования AU Mic была окружена протопланетным газопылевым диском, из которого в результате столкновений между планетезималями или распада комет возможно формировались планеты. Их существование могли бы подтвердить дальнейшие наблюдения. И Солнечная система окружена таким, но значительно более старым диском - поясом Койпера, находящимся за орбитой Нептуна и состоящим из тысяч мелких небесных тел.

Быстрые изменения вокруг молодой звезды

Когда команда SPHERE искала целевые объекты для первых наблюдений, явным кандидатом стала AU Mic. Томас К. Хеннинг (Thomas K. Henning), директор отделения «Образование планет и звезд" в Институте астрономии Макса Планка, участвующий в исследовании, разъяснил в сообщении MPIA:

"Лишь взглянув, мы сразу увидели подробные структуры в диске - если бы вы мне несколько лет назад сказали, что в 2015 году будет возможно получить такие изображения, я бы вам, вероятно, не поверил. Затем мы сравнили эти структуры со снимками, которые несколько коллег и я сделали в 2010 и 2011 годах с помощью космического телескопа Hubble. Нас ждал сюрприз. Мы действительно могли четко идентифицировать целый ряд структур в снимках как SPHERE, так и Hubble, но за несколько лет, которые прошли между двумя наблюдениями, эти структуры оказались значительно дальше от звезды. Впервые мы наблюдаем не только структуру или спектральные характеристики такого диска из обломков - мы смогли стать свидетелями, как изменился диск".
Томас К. Хеннинг

Ученые пока не выяснили, как в диске из обломков происходит эта динамика. Как и многие относительно молодые звезды, AU Mic часто показывает сильную активность. Там происходят с определенной частотой и высокой скоростью извержения звездной плазмы. Следствием этого могут быть движущиеся структуры в пылевом диске. Если найдутся доказательства существования одной или более планет, то те могут тоже оказаться виновницами динамики внутри диска. В этом случае изменения вызываются гравитационным притяжением планет во время их прохода сквозь диск.

Астрономы всего мира будут следить за AU Mic, чтобы получить убедительное свидетельство динамики дисков этой звезды. Возможно, будет обнаружены даже планеты, зарождающиеся вокруг AU Mic.

Источник: nature.com

Эйнштейн оказался прав

Астрономы обнаружили с помощью Very Large Telescope, а также нескольких радиотелескопов странную пару звезд и исследовали их более детально. Система состоит из самой на сегодняшний день массивной подтвержденной нейтронной звезды и белого карлика, вращающегося вокруг неё. Эта необычная пара двойных звезд позволяет проверить Общую теорию относительности, созданную Эйнштейном, ранее невозможным способом. Новые наблюдения точно совпадают с её положениями и не согласуются с некоторыми альтернативными теориями. Результаты опубликованы 26 апреля 2013 в журнале Science

Необычная двойная система звёзд

Международная команда ученых обнаружила экзотическую двойную звездную систему. Она состоит из крошечной, но необычайно тяжелой нейтронной звезды, вращающейся 25 раз/сек вокруг своей оси, и белого карлика с периодом обращения вокруг неё, равным 2,5 часам. Нейтронная звезда - это пульсар, который излучает радиоволны - их можно принимать на Земле с помощью радиотелескопов. Хотя эта необычная пара сама по себе очень интересна, она предоставляет собой ещё и уникальный объект для тестирования пределов физических теорий.

Пульсар и белый карлик

PSR J0348 +0432 - это пульсар, остаток взрыва сверхновой. При диаметре лишь в 20 км, он имеет двойную массу Солнца, следовательно, в объем, равный кусочку сахара вжато более миллиарда тонн материи. Сила тяжести на поверхности пульсара превосходит земную больше чем в 300 млрд. раз. Его спутник, белый карлик, лишь немного менее экзотичен. Это остаток более легкой звезды, утратившей свою атмосферу и медленно остывающей.

"Я наблюдал двойную систему звёзд с помощью Very Large Telescope, чтобы обнаружить изменения в кривой света белого карлика, вызванные его обращением вокруг пульсара", - объясняет Джон Антониадис, являющийся докторантом боннского MPIfR и ведущим автором статьи. "Даже при предварительном анализе, я мог видеть, что этот пульсар представляет собой настоящий тяжеловес, который тяжелее Солнца в два раза. Это делает его нейтронной звездой с самой большой массой, из тех, что мы знаем, и превосходным испытательным объектом для фундаментальной физики".

Проверка Общей теории относительности

До сих пор Общая теория относительности, объясняющая гравитацию как следствие кривизны пространства-времени наличием массы и энергии, сумела выдержать все проверки с момента её публикации почти столетие назад. Однако она не дает всеобъемлющего объяснения всех процессов во Вселенной, и должна стать, в конечном счете, частью более глобальной теории.

Поэтому физики разработали новые теории гравитации, прогнозы которых от Общей теории относительности отличаются. Отличия в некоторых из этих теорий проявились бы только при наличии очень сильных гравитационных полей, которые не встречаются в Солнечной системе. Что касается гравитации PSR J0348+0432, то это поистине исключительный объект, даже по сравнению с другими пульсарами, использовавшимися в высокоточных экспериментах, цель которых была проверить Общую теорию гравитации Эйнштейна.

В таких сильных гравитационных полях небольшие изменения массы могут привести к большим изменениям в пространстве-времени вокруг объекта. Астрономы до сего времени не знали, что произойдет в присутствии такой массивной нейтронной звезды PSR J0348, как +0432. Поэтому данная система предоставляет уникальную возможность вывести эксперимент на новый уровень.

Группа астронома соединила полученные с Very Large Telescope данные наблюдений белого карлика, с точными измерениями времени пульсации, переданными радиотелескопами. Тесные системы двойных звезд излучают гравитационные волны, теряя энергию. Это ведет к тому, что период обращения незначительно изменяется. Предсказания изменения периода обращения, исходя из Общей теории относительности, очень отличаются от прогнозов других конкурирующих теорий.

"Наши наблюдения в радиодиапазоне очень точны, так что мы сумели замерить изменения орбитального периода, равные восьми миллионной доли секунды в год. И это как раз то, что прогнозирует теория Эйнштейна", - добавляет член группы, Пауло Фрейре.

Однако новые измерения являются лишь началом подробного исследования этого уникального объекта. В будущем астрономы будут использовать звёздную пару для еще более точной проверки Общей теории относительности.

Хорошо известное шаровое скопление приготовило сюрприз

Кластер М 4 Фото: ESO

Среди десятков тысяч звезд шарового скопления M4 есть такое, которому, видимо, "известен секрет вечной молодости".

Шаровые скопления собирают на ограниченном пространстве десятки и сотни тысяч звезд примерно одного возраста. Звезды расположены при этом настолько тесно, что внутри такого кластера, вероятно, не могут образоваться устойчивые планетные системы, поскольку соседние звезды своим влиянием будут постоянно нарушать орбиты планет.