Астрономический прорыв: «Фотонный фонарь» раскрыл асимметрию загадочной звезды

Астрономы совершили неожиданное открытие, обнаружив удивительно асимметричный диск вокруг загадочной соседней звезды Бета Малого Пса. Помог им в этом новый прибор — «фотонный фонарь», который может кардинально повысить разрешающую способность наземных телескопов.

Бета Малого Пса, также известная как Гомейза, превосходит массу Солнца в 3,5 раза и находится на расстоянии около 162 световых лет от Земли в созвездии Малого Пса, где её можно разглядеть невооружённым глазом. Несмотря на относительную близость к нашей планете, эта звезда до сих пор хранит много тайн. Например, более ранние исследования предполагали, что это тесная двойная система из двух звёзд, вращающихся на крайне малом расстоянии друг от друга, однако подтвердить это пока не удалось.

В новом исследовании, опубликованном 22 октября в The Astrophysical Journal Letters, учёные направили свой «фотонный фонарь», установленный на телескопе «Субару» на вершине Мауна-Кеа на Гавайях, на эту загадочную звезду. Снимки показали, что вращающийся вокруг звезды диск из водородного газа не такой симметричный, как ожидалось. Это может служить дополнительным доказательством того, что Гомейза является двойной системой — гравитационное влияние звезды-компаньона могло исказить форму диска.

«Мы не ожидали обнаружить такую асимметрию, и теперь задача астрофизиков, моделирующих подобные системы, — объяснить её природу», — заявила ведущий автор исследования Ю Джун Ким, докторант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Однако главный повод для восторга учёных — не само открытие, а то, с какой лёгконостью его позволил сделать новый прибор. Команда уверена, что с помощью этого компактного устройства им удалось получить «самое чёткое на сегодня изображение диска вокруг звезды», когда-либо сделанное с помощью одного наземного телескопа.

Как работает «фотонный фонарь»?

Этот прибор можно установить практически на любой крупный оптический телескоп. Его принцип действия заключается в том, что он захватывает свет от космического объекта и разделяет его на отдельные «пучки» — «словно разделяет музыкальный аккорд на отдельные ноты», как образно описали процесс исследователи. Затем каждый пучок разделяется дальше по длинам волн, подобно цветам в радуге, после чего вся информация заново объединяется с помощью специального компьютерного программного обеспечения.

Этот процесс позволяет астрономам частично обойти одно из главных ограничений наземной астрономии — «дифракционный предел», вызванный мельчайшими искажениями, которые свет претерпевает, проходя через земную атмосферу. «Мы можем разглядеть тонкие детали, которые в ином случае были бы потеряны», — пояснила Ким.

В случае с Гомейзой «фотонный фонарь» позволил с высокой точностью измерить subtle цветовые вариации в газовом диске звезды, вызванные эффектом Доплера. Одна половина диска имеет голубоватый оттенок, так как вращается в сторону Земли, а другая — красноватый, поскольку удаляется от нас. Однако вариации цвета с каждой стороны звезды не совпадают идеально, что и указало на то, что газ вращался не в виде идеального диска.

Будущее наземной астрономии

Обычно подобные детали доступны только орбитальным обсерваториям, таким как космический телескоп «Джеймс Уэбб», которым не мешает атмосфера, или же системам из нескольких наземных телескопов, объединённых для интерферометрии. Однако, как заявляют исследователи, «фотонный фонарь» может усилить возможности одиночных наземных телескопов до сопоставимого уровня.

«В астрономии самые чёткие изображения обычно получают, соединяя вместе несколько телескопов, — отметила Ким. — Но нам удалось это сделать с одним телескопом».

Теперь команда планирует изучить с помощью своего устройства другие небесные объекты и опробовать его на других телескопах, чтобы проверить, можно ли воспроизвести столь же высокий уровень детализации.

«Мы только в начале пути, — сказал соавтор работы Неманья Йованович, астроном и эксперт по фотонике из Калтеха. — Возможности, которые открываются, поистине захватывают». Следующей целью учёных может стать детальное изучение протопланетных дисков у молодых звёзд, где рождаются новые миры, или даже попытка напрямую зафиксировать следы экзопланет, что раньше было практически невозможной задачей для одиночного телескопа на Земле.