Невиданные подробности «Гомункула»

Международная команда астрономов во главе с Гердом Вайгельтом из Института радиоастрономии имени Макса Планка (Gerd Weigelt, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, BRD) получила изображение двойной звездной системы в знаменитой туманности η Киля1 с беспрецедентной детализацией. Наблюдения проводилось с помощью оптического интерферометра Очень большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) на горе Серро Паранал в Чили. В этой системе были обнаружены неожиданные новые структуры, в числе которых оказалась область между двумя звездами, где происходит столкновение чрезвычайно высокоскоростных звездных ветров. Их детальное изучение поможет лучше понять эволюцию очень массивных светил.

Мозаичное изображение туманности η Киля, полученное камерой широкого поля 2,2-метрового телескопа MPG/ESO. В центре: новый снимок туманности «Гомункул», сделанный камерой NACO ближнего инфракрасного диапазона с использованием системы адаптивной оптики телескопа VLT. Справа: самое детальное изображение центральной области двойной системы η Киля, полученное интерферометром VLTI. Уровни яркости отображают значение скорости звездных ветров (чем больше скорость — тем ярче).

Система состоит из двух звезд, одна из которых в 30-80, а вторая — более чем в сто раз тяжелее Солнца. Они обращаются вокруг общего центра масс с периодом около 5,5 лет и находятся от нас на расстоянии примерно 7500 световых лет. Впервые η Киля была каталогизирована знаменитым английским астрономом Эдмондом Галлеем (Edmond Halley) в 1677 г. как звезда четвертой величины. Другие ее обозначения — HD 93308 и Hen 3-481. Систему окружает обширная эмиссионная туманность NGC 3372, представляющая собой одну из наиболее активных областей звездообразования в нашей Галактике. Более массивный компонент, вероятно, закончит свою жизнь ярчайшей вспышкой Сверхновой в течение ближайшей сотни тысяч лет.

Мощное излучение, генерируемое парой η Киля, порождает драматические явления. В 1830-х годах в системе наблюдалась так называемое «Большое Извержение». Теперь мы знаем, что это был сравнительно кратковременный выброс огромного количества газа и пыли из главного компонента двойной звезды, приведший к появлению туманности, известной сегодня под названием «Гомункул» (Homunculus nebula).

Уже первые спектроскопические исследования показали, что η Киля очень активна и создает звездные ветры (потоки заряженных частиц — в основном протонов — с «примесями» легких нейтральных атомов), скорости которых достигают десяти миллионов километров в час. Происходит это из-за того, что мощное излучение горячих звезд обеспечивает сильное световое давление, буквально срывающее вещество с их внешних слоев и разгоняющее его до таких больших скоростей. Зона между двумя звездами, где ветры от каждой из них сталкиваются, оказывается очень турбулентной областью, исключительно сложной для изучения. Здесь столкновение звездных ветров приводит к разогреву их до температур в миллионы градусов, благодаря чему они начинают интенсивно излучать в рентгеновском диапазоне. Размер этой зоны составляет примерно тысячную часть поперечника туманности «Гомункул». Поэтому даже самые крупные телескопы до сих пор были не в состоянии получить ее детализированное изображение. Теперь же астрономам удалось это сделать, воспользовавшись беспрецедентной разрешающей способностью VLT с инструментом AMBER в режиме интерферометра, когда четыре основных 8-метровых рефлектора работают вместе с тремя дополнительными 1,8-метровыми телескопами AT. Такая система эквивалентна инструменту с объективом диаметром 128 м! Ее угловое разрешение равнялось 6 миллисекундам, что на расстоянии η Киля соответствует 14 а.е. (около 2 млрд км).

Новое изображение четко демонстрирует веерообразную структуру, возникшую в области столкновения звездного ветра от меньшего, но более горячего светила с более плотным ветром от большего компонента пары. Высококачественные спектральные наблюдения позволили измерить скорости потоков частиц. Их величины были использованы для уточнения компьютерных моделей этой удивительной системы, которые помогут значительно улучшить наше понимание того, как эволюционируют подобные массивные звезды и как протекают процессы потери ими своего вещества.