Мёртвая звезда в центре космического кладбища предрекает судьбу Солнца

Астрономы изучают звёздное скопление Мессье 37 (она же Messier 37, M 37 или NGC 2099), чтобы определить, как погибла её центральная звезда, белый карлик. Находится оно примерно в 4500 световых годах от Земли. Звёздный остаток расположен посреди обломков, газа и пыли, которые астрономы называют планетарной туманностью. Изучение белого карлика и его окружения также может дать представление о том, как будет выглядеть наша собственная солнечная система примерно через 5 миллиардов лет.


Когда у Солнца закончится топливо для внутренних процессов ядерного синтеза, оно превратится в красного гиганта. Его вздувшиеся внешние слои затем поглотят внутренние планеты системы, включая Землю. Затем, когда оболочка из звёздного материала расширится и остынет, солнце превратится в планетарную туманность, которая, как ни странно, не имеет ничего общего с планетами, а его ядро превратится в угасающий белый карлик.

М 37 видится с Земли в форме бабочки и представляет собой скопление звёзд. Считается, что звёзды внутри него родились из одного и того же огромного, плотного облака газа и пыли примерно одноврменно. Это означает, что, изучая мёртвую звезду в этом скоплении, учёные могут нарисовать себе наилучшую картину того, как звёзды одного возраста, хотя и с разной массой, эволюционируют и умирают.

Таким образом, рассеянные скопления служат идеальной космической лабораторией для проверки теорий звёздной эволюции. До сих пор астрономы обнаружили только три звёздных скопления, содержащих планетарные туманности, а белые карлики, погребенные в сердцевинах этих звёздных кладбищ, до настоящего времени не изучались.


— Клаус Вернер, руководитель исследовательской группы и профессор Тюбингенского университета.

Часть звёздного жизненного цикла ещё не до конца изучена. Значение массы звезды при рождении и перед её финалом называется начально-конечным соотношением масс. Другими словами, масса белого карлика может быть напрямую связана с массой звезды, которая умерла, чтобы породить его. Звёзды, подобные нашему Солнцу, теряют чуть меньше половины своей массы к тому времени, когда превращаются в белых карликов. Звёзды, масса которых в восемь раз превышает массу Солнца, теряют около 80% своей массы, объяснил Клаус Вернер. Данные об очень молодых белых карликах имеют особенную ценность, поскольку это центральные звёзды упомянутых выше планетарных туманностей.

Вернер добавил, что ни одну из мёртвых центральных звёзд планетарных туманностей ранее не изучали, потому что все они очень далеки и к тому же очень слабые, как и белые карлики. Исследователи заполнили пробел в знаниях, настроив один из крупнейших телескопов планеты — Канарский Большой на острове Ла Пальма — на космическое кладбище в М 37.

Затем они оценили светоотдачу белого карлика и определили, что его масса составляет около 85% массы Солнца. То есть у звезды, которая посмертно оставила после себя изучаемый остаток, была некогда масса 2,8 массы Солнца. По словам Вернера, это также означает, что звезда потеряла 70% своей материи за время жизни.



Второе фото для публикации изданию Space.com также предоставил Клаус Вернер. На нём крупный план планетарной туманности в открытом звёздном скоплении М 37 и белого карлика в его центре. Зелёным обвели центр с планетарной туманностью и мёртвой звездой.

Кроме того, исследователи смогли определить химический состав белого карлика в М 37, обнаружив отсутствие водорода на его поверхности. Это указывает на то, что в прошлом там произошёл, например, кратковременный всплеск ядерного синтеза — нечто, чему белые карлики могут подвергнуться, когда отрывают материал от компаньона и притягивают его.

Лучшее понимание соотношения между начальной и конечной массами крайне важно, чтобы определить, как долго просуществует звезда и станет ли её итоговой фазой белый карлик, нейтронная звезда или, возможно, чёрная дыра. Взаимосвязь также помогает определить, вызовет ли звезда в своих предсмертных судорогах вспышку сверхновой, тем самым пуская всё накопленное за жизнь, по Вселенной, чтобы стать стройматериалом для следующего поколения звёзд.

Вернер в заключение добавил, что новые поколения звёзд формируются из такого рассеянного вещества, обогащённого продуктами ядерных реакций. И это то, от чего зависит химическая эволюция галактик — и, в конечном счёте, всей Вселенной.