Астрономы нашли новое объяснение затмений красных сверхгигантов

Осенью 2019 года одна из самых ярких звезд в созвездии Ориона — Бетельгейзе — значительно потускнела. Затмение длилось вплоть до первой половины 2020 года, а астрономы выдвинули две гипотезы, объясняющие снижение яркости светила на 35 процентов: охлаждение части поверхности сверхгиганта и выброшенное в результате потери массы облако пыли.

В частности, в исследовании, опубликованном в журнале Nature, основной акцент был сделан на сценарий пылевого облака, которое образовалось близко к поверхности. В другой статье, напротив, говорится, что для временного снижения яркости Бетельгейзе было достаточно «холодного» (но не обязательно пылевого) газа. Словом, ученые до сих пор рассматривают варианты затмений, свойственных подобным светилам, так как последние нестабильны, поскольку пребывают на заключительном этапе своего жизненного цикла.

Недавно команда астрономов под руководством Бернда Фрайтага (Bernd Freytag) из Уппсальского университета (Швеция) представила результаты глобального 3D-моделирования, подтверждающие роль холодного молекулярного газа и процесса конвекции в формировании временных затмений. Текст научной работы представлен в журнале Astronomy & Astrophysics.

Рассмотрев несколько сценариев, включая охлаждение поверхности звезд за счет потери тепловой энергии и обильного излучения, формирование бурлящих «пузырей» в результате конвекции и образование «дымки» молекулярного газа, исследователи пришли к выводу, что у звезд AGB типа режим «пульсации» чаще порождает «коконы» газа и пыли, которые закрывают почти всю фотосферу светила. Такие затмения возникают периодически и со стороны выглядят эффектно.

У более массивных сверхгигантов (таких, как Бетельгейзе) колебания яркости не столь регулярны, из-за чего затмения носят более эпизодический характер, однако могут быть очень заметны при определенном сочетании конвекции и пульсаций.

Примечательно, что во всех случаях газ может быстро охлаждаться, приводя к образованию большого количества молекул (TiO, H₂O и других), которые существенно увеличивают непрозрачность газа (способность поглощать свет). Вот почему на звездном диске эти «облака» выглядят как темные пятна.

Таким образом астрономы заключили, что в верхних слоях атмосферы красных сверхгигантов может скапливаться достаточно прохладный газ, блокирующий свет из глубины фотосферы и формирующий темные области. Дальнейшие наблюдения в сочетании с компьютерным моделированием помогут ученым больше узнать о природе временных затемнений и способности таких звезд «прятать» часть светящегося слоя.