Надспалах молодої зорі спричинив рекордно масивний протуберанець

Японські астрономи зафіксували рекордно масивний протуберанець у молодої сонцеподібної зорі EK Draconis — маса викинутого зорею філаменту виявилася вдесятеро більшою за всі зафіксовані раніше. Його вчені пов'язали із надспалахом на EK Draconis, який стався за 30 хвилин до того, як вони побачили величезний викид плазми, що відлітав від зірки зі швидкістю 510 кілометрів на секунду. Робота вчених доступна у Nature Astronomy, а дослідження таких явищ на сонцеподібних зірках допоможе краще зрозуміти ранні етапи еволюції нашої системи.

NASA / SDO

Що сталося?

Протягом 19 ночей з 21 січня 2020 року по 15 квітня 2020 року астрономи спостерігали за EK Draconis – активною молодою зіркою сонячного типу з температурою 5 560–5 700 кельвінів та віком 50–125 мільйонів років. У рамках цієї кампанії вченим вдалося отримати оптичні спектри великих спалахів на EK Draconis, а 5 квітня 2020 року за допомогою космічного телескопа TESS і наземної спектроскопії поспостерігати за 16-хвилинним спалахом, який виявився у 20 разів потужнішим за найбільш енергійні спалахи на Сонці. Цю подію віднесли до надспалаху.

Хіба спалахи не звична справа для зірок?

Вважається, що вибуховий процес виділення енергії в атмосфері зірок — власне спалахи, а також корональні викиди маси, тобто викид речовини з корони зірок, і виверження протуберанців — яскравих виступів різноманітної форми на краях зоряних дисків, спричинених конденсацією плазми, викликані загальними магнітогідродинамічними процесами, хоча не всі вони обов'язково спостерігаються разом як одна подія. Досі немає повної теорії, що описує виникнення та еволюцію протуберанців, а тому астрономи шукають механізми їхнього утворення.

Магнітне перез'єднання, коли протилежно напрямлені лінії поля роз’єднуються і знову замикаються через шар електричного струму, що виник між ними, є ключовим механізмом вивільнення енергії для спалахів. І вважається, що надспалахи — вибухи з енергією, що у десять тисяч разів перевищує енергію типових сонячних спалахів, може провокувати значні корональні викиди маси і серйозно вплинути на навколишнє середовище зорі, сиріч її планети та їхні супутники, а також і на її власну еволюцію у молодому віці.

Втім, надспалахи на зірках сонячного типу реєструвалися переважно за допомогою оптичної фотометрії (наприклад, космічного телескопа Кеплер), а відтак досі у нас немає достатньо досліджень, які б пов'язали надспалахи із корональними викидами маси. Але оптичні спектроскопічні дослідження, здатні зловити зміни зоряних дисків та можуть принести непрямі свідчення про корональні викиди маси. Власне їх і вдалося побачити астрономам.

Що побачили астрономи?

Після того як спалах на EK Draconis закінчився, значення фотометрії TESS повернулися до початкових, проте спектральна лінія атома водню, яку оцінювали в Національній астрономічній обсерваторії Японії, стала нижчою від передспалахового рівня (тобто показала підвищене поглинання), повернувшись до рівня перед спалахом лише через дві години.

Наземні спектроскопічні спостереження зафіксували одну і ту ж спектральну зміну, демонструючи, що низькотемпературна нейтральна плазма з високою щільністю над зоряним диском рухається зі швидкістю 510 кілометрів на секунду до спостерігача, розширюючись із швидкістю у 220 кілометрів на секунду. Це більше, ніж типові швидкості протуберанців — від 10 до 400 кілометрів на секунду, однак і менше, ніж необхідна для втечі речовини з поверхні EK Draconis швидкість — 670 кілометрів на секунду. Площу протуберанця оцінили в 5,6 відсотка зіркового диска, а масу у 1,1 x 10¹⁸, що вдесятеро більше, ніж подібні за корональних викидів маси Сонця.

Протуберанці — єдине пояснення, спостережуваних астрономами даних за аналогією з Сонцем. Про деякі ознаки вивержень зоряних філаментів повідомлялося раніше для більш холодних карликів і зірок-гігантів, що еволюціонували. Деякі M-карликові спалахи мають спільні властивості з виверженням на EK Draconis, проте одночасний спалах на зорі та пов'язаних з цим протуберанців досі не спостерігали.

Оскільки швидкість спостережуваного протуберанця була нижчою за необхідну йому, щоб «втекти» від зорі, частина речовини повернулася. Однак іноді і Сонце за подібних умов втрачало речовину у вигляді коронального викиду маси, тому астрономи, за аналогією з нашим світилом, передбачають подібне і EK Draconis, яку використають для дослідження впливу викидів маси на оточення зірок.

Також раніше ми розповідали, як найяскравіший спалах серед зафіксованих створила найближча до нас зірка — Проксима Центавра, причому, що більшість її спалахів подібні до сонячних. А надспалах нещодавно вдалося побачити в ультрахолодної зірки типу М9, у результаті якого вона збільшила свою яскравість на 9,5 зоряної величини.