Астрономія
Астрономія

На зорі AU Мікроскопа побачили холодні плями молекулярного водню

Американські астрономи за допомогою спектрометра на борту телескопа «Габбл» підтвердили наявність молекулярного водню у системі зорі AU Мікроскопа. І хоча вважається, що його джерелом має бути сама зірка, температура газу більш як на півтори тисячі кельвінів нижча за температуру її фотосфери. Тож або джерелом газу є якийсь компаньйон червоного карлика, або слід передивитися існуючі моделі зіркових фотосфер та поведінки зоряних плям. Стаття прийнята до публікації у The Astrophysical Journal та доступна на arXiv у вигляді препринта.

Модель розсіяння залишкового диска біля AU Мікроскопа. NASA, ESA, J. Krist (STScI and JPL) and G. Bacon (STScI)

Модель розсіяння залишкового диска біля AU Мікроскопа. NASA, ESA, J. Krist (STScI and JPL) and G. Bacon (STScI)

Що це за зірка?

AU Мікроскопа знаходиться на відстані 31,9 світлового року від нас та належить до червоних карликів М-типу з групи зірок Бети Живописця. Вона ще не вийшла на головно послідовність, її масу оцінюють у 0,5 маси Сонця, а радіус — у 0,75 сонячного. Вік AU Мікроскопа складає приблизно 23 мільйони років і поруч з нею є принаймні дві планети в її залишковому диску з пилу та уламків, які видно в оптичному та інфрачервоному діапазонах. Однак астрономам цікавий не лише пил її диску, а і газ, що у ньому знаходиться, адже він впливає і на поведінку самого диска, і на формування тіл у системі у першу сотню мільйонів років після появи зорі. Однак газ складно виявляти після того, як він припиняє свою акрецію на світило.

І астрономи з університетів США і Чилі, щоб уточнити, що відбувається у системах зірок на перших етапах їхнього існування, взяли найвивченішу молоду зірку — AU Мікроскопа — та спробували оцінити наявність у ній молекулярного водню, спостерігаючи за зіркою у дальньому ультрафіолетовому діапазоні за допомогою спектрографа STIS на борту космічного телескопа «Габбл».

Що побачили астрономи?

Спостерігаючи за AU Мікроскопа вчені змогли застати її і у стані спокою, і навіть за спалахом. І в обох випадках в ультрафіолетовому діапазоні вдалося зафіксувати молекулярний водень, температуру якого оцінили у 1 000-2 000 кельвінів. Завдяки тому, що астрономам вдалося застати його і під час спалаху, вдалося з'ясувати, що газ утворюється саме світилом, а не у диску навколо чи у планеті поруч. Однак через його низьку температуру, він не міг би утворюватися у фотосфері AU Мікроскопа, яка за температурою сягає 3 650 кельвінів. І так само він не міг би виникнути в області зіркової плями, які на AU Мікроскопа, згідно з моделюванням, мають температуру 2 650 кельвінів.

AU Мікроскопа на зображеннях спектрографа STIS у 2011 (верхнє фото) та 2017 роках. NASA, ESA, J. Wisniewski (University of Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), and G. Schneider (Steward Observatory)

AU Мікроскопа на зображеннях спектрографа STIS у 2011 (верхнє фото) та 2017 роках. NASA, ESA, J. Wisniewski (University of Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), and G. Schneider (Steward Observatory)

Звідки газ?

Автори роботи розглянули кілька сценаріїв, які могли б пояснити таке випромінювання з AU Мікроскопа. Це може бути непов'язане з нею джерело, наприклад, фоновий об'єкт або міжзоряний газ. Однак враховуючи, що потік молекулярного водню у відповідь на спалах збільшився, очевидно, що його джерело має бути якщо не у самій AU Мікроскопа, то в об'єкті, який має ідентичне з нею положення і швидкість.

Також джерелом газу міг би бути залишковий диск AU Мікроскопа, але зазвичай у дисках, старших 15 мільйонів років, складно виявити молекулярний водень. Крім того, у такому випадку газ занадто гарячий для того, щоб походити з диска. Це ж доводить і реакція ліній випромінювання молекулярного водню на спалах AU Мікроскопа, адже якби диск був джерелом газу, спалахом нагрілася б лише його частина і профіль випромінювання був би вужчий. Найімовірнішим джерелом газу астрономи вважають саму AU Мікроскопа, особливо враховуючи, що молекулярний водень бачили і на зорі Барнарда.

На думку дослідників, можливі два механізми для появи молекулярного водню на зірці: або зоряні плями, або температурний мінімум у холодному шарі між фотосферою і хромосферою світила. Що враховуючи нові дані, потребує нових спостережень і дослідження фізики цих явищ.

Втім, вчені не можуть виключити зі списку причин газових гігантів, адже досі нема точних оцінок температури планет біля AU Мікроскопа. Нещодавно ми розповідали, як за допомогою телескопа CFHT астрономам вдалося уточнити масу однієї з екзопланет AU Мікроскопа — вона у 17 разів більша за Землю і схожа на Нептун.