Галактический катаклизм в реальном времени: почему весь мир ждёт взрыв звезды V Стрелы

Невероятно яркая звездная система, которая десятилетиями ставила астрономов в тупик, скоро может вспыхнуть на небе с ядерной силой тысяч солнц. Согласно новому исследованию, когда это произойдёт, результат будет виден с Земли невооружённым глазом — даже днём.

Система под названием V Стрелы (V Sagittae) состоит из белого карлика — плотного ядра мёртвой звезды солнечного типа — и более массивной звезды-компаньона. Она расположена в созвездии Стрелы на расстоянии около 10 000 световых лет. Ненасытный белый карлик пожирает вещество своего соседа «с беспрецедентной скоростью», заявила исследовательская группа.

Эти две звезды связаны таким тесным гравитационным танцем, что обращаются друг вокруг друга всего за 12,3 часа, с каждым витком всё ближе сближаясь. Теперь исследователи подтвердили: этот фатальный танец в итоге завершится столкновением звёзд, породив сверхновую такой яркости, что её будет видно при свете дня.

«Вещество, накапливающееся на белом карлике, скорее всего, вызовет вспышку новой в ближайшие годы, во время которой V Стрелы станет видимой невооружённым глазом», — заявил соавтор исследования Пабло Родригес-Хиль, профессор Института астрофизики Канарских островов.

Распутывая загадку «небесного зверя»

В исследовании, опубликованном в ноябре в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, международная группа учёных под руководством Университета Турку (Финляндия) проанализировала свет, излучаемый V Стрелы, чтобы понять, с чем именно они имеют дело.

Данные были собраны за 120 дней наблюдений с помощью спектрографа X-Shooter на Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории в чилийской пустыне Атакама.

Спектрограф разделяет свет от небесных объектов на составляющие его длины волн, создавая спектр, который раскрывает химический состав объекта. Это похоже на то, как призма разлагает белый свет на цвета радуги.

Эти данные позволили пересмотреть характеристики системы. Ранее, в исследовании 1965 года, астрономы рассчитали, что массы звёзд составляют 0,7 и 2,8 массы Солнца, но этот вывод всегда был спорным. Новый анализ с учётом орбитального периода показывает, что общая масса системы, вероятно, не превышает 2,1 солнечных, причём каждая из звёзд весит примерно как наше Солнце.

Фил Чарльз, почётный профессор астрономии Саутгемптонского университета и соавтор работы, описал царившую вокруг этой «важнейшей системы» неразбериху. Неопределённость проистекает из сложного, постоянно меняющегося света V Стрелы, который, скорее всего, вызван «быстрыми выбросами вещества», а не орбитальным движением, что мешало точно определить размеры звёзд.

«Из нашего исследования видно, что ещё никому не удалось однозначно идентифицировать орбитальное движение каждого компонента, а значит, у нас нет точных данных об их массах», — пояснил Чарльз.

Орбитальная термоядерная бомба

Исследователи также классифицировали V Стрелы как «сверхмягкий» рентгеновский источник. Это означает, что она генерирует рентгеновские лучи более низкой энергии по сравнению с такими объектами, как активные чёрные дыры или сталкивающиеся нейтронные звёзды. Классические системы такого типа состоят из аккрецирующего белого карлика и более массивной звезды, чей газ перетекает на него.

Чудовищный гравитационный аппетит V Стрелы вызывает устойчивую термоядерную реакцию на поверхности белого карлика, превращая его в «орбитальную ядерную бомбу» и самый яркий сверхмягкий источник в Галактике.

Фактически, даже в свои самые тусклые фазы система в 100 раз ярче других переменных звёзд. Скорость падающего вещества в аккреционном диске меняется драматически и непредсказуемо, иногда за считанные дни, поскольку белый карлик не справляется с поглощением всего материала, который отнимает у компаньона.

В результате значительная часть вещества образует кольцо или гало из газа, окружающее обе звезды, — так называемый циркумбинарный диск, радиус которого может в 2–4 раза превышать расстояние между звёздами.

Сверхновая при свете дня

Хаотичная аккреция и экстремальная яркость V Стрелы — признаки её неминуемой и violentной гибели, которой, однако, будет предшествовать эффектный «аперитив» для земных наблюдателей — вспышка новой.

Новые происходят, когда белый карлик поглощает слишком много вещества и затем взрывным образом выбрасывает его со своей поверхности. Эти звёздные взрывы не разрушают белый карлик, но ослепительно ярки: в среднем новая сияет в сотни тысяч раз ярче Солнца. Поскольку белый карлик выживает, такие вспышки могут повторяться на протяжении тысяч или миллионов лет.

Но это зрелище станет лишь прелюдией к главному событию. Когда звёзды окончательно сблизятся и столкнутся, они произведут «взрыв сверхновой такой яркости, что его будет видно с Земли даже днём», добавляет Родригес-Хиль.

По расчётам исследования 2020 года из Университета штата Луизиана, которое предсказало гибель V Стрелы на основе сокращения орбитального периода, этот финальный катаклизм может произойти уже в 2067 году. «Если наблюдаемое сокращение периода продолжится, то столкновение неизбежно, — заключает Чарльз. — Но точно предсказать эволюцию звёзд сложно, поэтому сроки могут измениться».

Так что обратите взгляд к созвездию Стрелы в ожидании вспышки новой и отметьте в календаре грядущую сверхновую, которая положит эффектный конец одной из самых завораживающих звёздных систем нашей Галактики.

Наследие катаклизма и ценность для науки

Предстоящий взрыв V Стрелы — это не просто грандиозное шоу. Для астрофизиков это редчайшая возможность в реальном времени наблюдать заключительные стадии эволюции тесной двойной системы. Данные, собранные до, во время и после взрыва, позволят проверить ключевые теории звёздной эволюции, аккреции и механизмов взрывов. Особый интерес представляет химический состав выброшенного вещества, который «засеет» окружающее пространство тяжёлыми элементами, образовавшимися в ходе термоядерных реакций.

Кроме того, это событие может стать естественной лабораторией для изучения гравитационных волн низкой частоты, которые должны излучаться при таком тесном вращении. Хотя сами волны, вероятно, не будут зарегистрированы напрямую современными детекторами, косвенные эффекты помогут уточнить модели.

Таким образом, V Стрела готовит нам не только беспрецедентное зрелище, но и научную сокровищницу, способную пролить свет на самые загадочные процессы во Вселенной.