Обнаружена звезда, раскаленная до 200 000 градусов

В копилке космических чудес пополнение - астрономы обнаружили самую горячую из всех известных ранее звезд. По словам ученых, среди прочих объектов, звезды являются самым многочисленным населением Вселенной. При всей их схожести среди них есть свои супер-звезды, или как их принято называть "звёзды гиганты", и маленькие звездочки - "карлики". Самые крупные звезды в десятки тысяч раз больше самых малых.

В декабре 2008 года в Европейском космическом агентстве сообщили об обнаружении самой тусклой и холодной звезды из всех, известных на сегодня. Температура ее поверхности составляет всего-навсего 450 градусов из-за чего звезда имеет тускло-бурый цвет.

А вот ученым из Германии и США удалось обнаружить совершенно другой объект. Звезду, температура поверхности которой составляет 200 тысяч градусов по Цельсию. Эта звезда стала пользоваться повышенным вниманием специалистов сразу после своего открытия в 1985 году.

Уже первые спектрометрические измерения показали, что температура ее верхних слоев аномально высока – по разным оценкам, она составляла от 80 до 120 тысяч градусов. Наблюдения также выявили целый ряд особенностей ее рентгеновского излучения, происхождение которых никак не удавалось объяснить. В общем, было понятно, что KPD 0005+5106 заслуживает самого детального изучения.

В последние годы этим белым карликом всерьез занялись сотрудник университета Джонса Гопкинса Джеффри Крук и его коллеги из Тьюбингенского университета Клаус Вернер и Т. Раух. В прошлом году они сообщили об открытии в рентгеновском спектре фотосферного излучения этой звезды линий поглощения неона-8. Этот результат давал основания предположить, что температура фотосферы заведомо превышает 150 тысяч градусов и может даже доходить до 200 тысяч.

В их тогдашней статье эта идея была высказана лишь в виде гипотезы. Теперь германско-американская команда получила и проанализировала новые данные, собранные в течение восьми лет с помощью американского космического ультрафиолетового телескопа FUSE. Оказалось, что фотосфера KPD 0005+5106 генерирует мощное жесткое ультрафиолетовое излучение, чего до сих пор еще ни разу не наблюдалось у белых карликов. Ученые пришли к заключению, что ультрафиолетовые кванты испускают сильно возбужденные ионы кальция. Степень их ионизации оказалась выше аналогичных параметров, которые до сих пор наблюдались в звездных атмосферах.

Как показали вычисления, такая ионизация возможна только при нагреве до 200 тысяч градусов. Таким образом, прежняя оценка температуры KPD 0005+5106, сделанная на основе анализа его рентгеновского излучения, теперь весьма убедительно подтверждена наблюдениями в ультрафиолетовом диапазоне. Это позволяет приписать ему титул самого горячего из всех белых карликов, внесенных в астрономические справочники.

Белыми карликами называют легкие, но очень плотные светила, потерявшие способность сжигать ядерное топливо. Такая судьба уготована всем звездам, изначальные массы которых составляют от одной трети массы Солнца до восьми солнечных масс. На последнем этапе своей активной жизни они прекращают термоядерный синтез и сбрасывают внешние слои. В результате от звезды остается поначалу очень горячее, но постепенно остывающее ядро, примерно равное Солнцу по массе и в 100 раз меньшее по диаметру. Это и есть белый карлик. Естественно, что со временем его температура снижается, звезда желтеет, краснеет, а потом и вовсе тухнет. Однако этот процесс может растянуться не то, что на миллиарды лет, а даже на триллионы.

Модели рождения белых карликов давно и убедительно просчитаны астрофизиками. Из них вытекает, что температура новорожденного белого карлика и в самом деле может превышать 200 тысяч градусов, однако быстро падает ниже 100 тысяч. Таким образом, теперь представляется очевидным, что астрономам посчастливилось наблюдать карлик KPD 0005+5106 еще в его детские годы.

Сердце магнетара. Что такое магнетар?

Орбитальные телескопы XMM-Newton и Integral наблюдают происходящее на редком виде нейтронных звезд – магнетарах, которых найдено пока чуть более полтора десятка.

Нейтронные звезды представляют собой останки массивных (в десятки раз крупнее Солнца) звезд, коллапсировавших в ходе взрывов сверхновых. Внешняя оболочка такой звезды отбрасывается, а внутренние слои быстро коллапсируют под собственной тяжестью, образуя тела поразительной плотности: нейтронная звезда диаметром несколько десятков километров весит больше Солнца! Вещество такой звезды называется «вырожденным»: электроны в его атомах «упали» на протоны, и оно состоит только из нейтронов. Чайная ложечка вырожденного вещества будет весить сотни миллионов тонн.

Все нейтронные звезды характеризуются чрезвычайно быстрым вращением и мощным магнитным полем. Но магнитное поле некоторых из них сильно просто невероятно – до 1011 Тл - в тысячи раз превышая мощность магнитного поля других нейтронных звезд, оно способно убить все живое на расстоянии многих тысяч километров. А уж данные с магнитных носителей сотрутся уже с миллионов километров. Это и есть магнетары.

На сегодняшний день известно около 150-ти магнетаров. Пять из них являются мягкими гамма-репитерами, то есть испускают периодически мощные и кратковременные (не дольше 0,1 секунды) импульсы мягкого (ближнего) гамма- и рентгеновского излучения. Остальные магнетары – аномальные рентгеновские пульсары, «мерцающие» только в рентгене. Поначалу те и другие считались разными объектами, но сегодня ясно, что у них есть масса общих свойств, и что активность тех и других вызывается именно невероятно мощным магнитным полем.

Считается, что сверхсильное магнитное поле магнетаров способно закручивать оболочку звезды. Как электричество во вращающемся проводнике, помещенном в электромагнитное поле, так и здесь появляется «ток» - в форме облака электронов, вихрящегося в окрестностях магнетара. Под воздействием мощной радиации, исходящей от звезды, они и порождают жесткое излучение.

Понятно, что воспроизвести в лаборатории поля столь высокой мощности совершенно невозможно, так что проверить эти теоретические предположения ученые пока не могли. В этом на помощь им приходят орбитальные обсерватории XMM-Newton и Integral. Анализируя полученные ими данные, группа ученых во главе с Нанда Ри (Nanda Rea) впервые получила практические подтверждения существования этого электронного облака. Более того, им удалось рассчитать плотность облака – она оказалась чрезвычайно высокой – и скорость движения потока электронов в нем.

Таким образом, предположения получили блестящее подтверждение на практике: данные, собранные зондами XMM-Newton и Integral полностью согласуются с той моделью «работы» магнетара, которую ученые разработали, что называется, «на кончике пера».

Магнетар: взгляд художника

Зафиксирован сильнейший взрыв звезды

Европейский космический аппарат Интеграл зафиксировал один из сильнейших взрывов звезд, сопровождавшийся ярчайшей из всех ранее виденных вспышек гамма-лучей. В Европейском космическом агентстве говорят, что тщательный анализ полученных данных позволил астрономам исследовать самые начальные этапы звездного взрыва, который привел к выбросу вещества на скоростях, близких к скорости света.

19 декабря 2004 года следы взрыва от разорвавшейся звезды достигли нашей планеты. Спутник Интеграл, работающий в данный момент на орбите и анализирующий всплески гамма-лучей, полностью зафиксировал данное событие, предоставив ученым наиболее исчерпывающие данные о гамма-вспышках из всех, что были получены за последнее время.

"Взрыв длился около 500 секунд, он спровоцировал огромный световой выброс. По мощности взрыв примерно на 1% мощнее предыдущего мощнейшего выброса", - говорит Диего Гетц, французский специалист, исследовавший данное событие.

"Яркость вспышки, получившей номер GRB 041219A, позволила группе исследователей в деталях изучить такое редкое явление, как поляризация гамма-лучей", - говорят в Европейском космическом агентстве.

Гетц отметил, что гамма-лучи мощнейшей вспышки были очень поляризованными и чрезвычайно разнообразными по уровню и направленности.

Особенность поляризованных взрывов заключается в том, что направление, в котором излучение отправляется, имеет ярко выраженный вектор движения. Благодаря такому явлению взрыв получается значительно более сильный, а скорость движения частиц очень близка к скорости света.