Создать трехмерную карту нашей галактики было бы проще, если бы некоторые звезды держались достаточно долго и мы могли рассчитать расстояния до них. Однако, красные сверхгиганты – самые резвые ребята, когда дело доходит до определения их точного местоположения. Это происходит потому, что они как бы танцуют, что затрудняет определение их места в пространстве. Это колебание – особенность, а не ошибка этих массивных старых звезд, и ученые хотят понять его причину.

Поэтому, как и в случае с другими сложными объектами в галактике, астрономы обратились к компьютерным моделям, чтобы выяснить причину. Кроме того, они используют измерения положения, проведенные миссией Gaia, чтобы понять, почему красные сверхгиганты танцуют.

Популяция красных сверхгигантов имеет несколько общих характеристик. Это звезды, масса которых как минимум в восемь раз превышает массу Солнца – они огромны. Диаметр типичной звезды в 700-1000 раз больше солнечного. Они также меняют свою яркость, что (для некоторых из них) может быть связано с колебаниями, похожими на танец.

Итак, у нас есть популяция звезд, которые так сильно расширились, что в итоге имеют очень низкую поверхностную гравитацию. Из-за этого их конвективные ячейки (структуры, переносящие тепло изнутри к поверхности) становятся довольно большими. Одна ячейка покрывает до 20-30% радиуса звезды. Это фактически «перебивает» её яркость.

Конвекция не только переносит тепло изнутри наружу, но и помогает звезде выбрасывать материал в близлежащее пространство. И речь идет не о небольших кусках газа и плазмы. Красный сверхгигант может выбрасывать в космос в миллиард раз больше массы, чем Солнце. Все эти действия заставляют звезду выглядеть пенистой, как будто ее поверхность безумно кипит. По сути, это заставляет положение звезды плясать в небе.

Астрономы хотят проследить общую массу, которую эти стареющие звезды выбрасывают в космос. Они также измеряют скорость звездного ветра и рассчитывают геометрию облака звездного вещества, которое окутывает красный сверхгигант.

Один из способов, который используют учёные для определения точного положения звезды, – это ее «фотоцентр». Это центр света звезды. Если яркость звезды меняется (по какой-либо причине), фотоцентр смещается. Он не будет совпадать с барицентром (это общий центр тяжести между звездой и остальной частью ее системы. Он является компонентом при измерении расстояний). В сочетании с действием огромных конвективных ячеек звезда словно танцует в пространстве.

Проблема динамики красного сверхгиганта привлекла Андреа Чиавасса (Лаборатория Лагранжа и Институт астрофизики Макса Планка). Она вместе с астрономом Рольфом Кудрицки (Мюнхенский университет обсерватории) и научной группой создала симуляцию кипящих поверхностей и изменчивости яркости красных сверхгигантов.

«Синтетические карты показывают чрезвычайно неоднородные поверхности, где самые крупные структуры развиваются на временных масштабах месяцев или даже лет, в то время как более мелкие структуры развиваются в течение нескольких недель», – сказала Чиавасса. «Это означает, что положение звезды, как ожидается, будет меняться в зависимости от времени».

Команда сравнила свою модель со звездами в скоплении Чи Персея. Это скопление было измерено спутником Gaia, поэтому положение большинства его звезд очень точное. Все, кроме красных сверхгигантов.

Это изменение наблюдаемого положения дает решение для понимания смещения позиций красных сверхгигантов. Но, в свою очередь, создает трудности в измерении точных расстояний до многих из этих звезд. Текущая модель также дает подсказки для эволюции этих объектов. Но знание того, что заставляет звезды танцевать, открывает путь к решению проблемы при расчете расстояний до них. Будущие модели помогут астрономам уточнить эти расстояния и получить больше информации о том, что происходит со звездами по мере их старения.

Источник: Журнал "Все о космосе"