WOH G64: нові горизонти в спостереженні за зірками

Спостереження за зіркою WOH G64 є значним кроком у розумінні астрономічних об'єктів, а також важливим технологічним досягненням.

Зірка WOH G64 є червоним супергігантом, розташованим у Великій Магеллановій Хмарі. Це перша зірка, що знаходиться за межами Чумацького Шляху, яка була зафіксована з такою високою деталізацією, що стало можливим завдяки новітнім методам інтерферометрії.

Детальне спостереження за WOH G64 стало можливим завдяки передовим інструментам Very Large Telescope Interferometer (VLTI), що належить Європейській південній обсерваторії (ESO) і розташоване в обсерваторії Паранал у Чилі, а також завдяки GRAVITY. VLTI здатний комбінувати сигнали від кількох антен, що дозволяє отримувати зображення з високою роздільною здатністю навколо WOH G64, виявляючи деталі, які раніше не були доступні для спостереження в екстрагалактичних зірках. GRAVITY — це нове покоління інтерферометра, що дозволяє отримувати зображення з безпрецедентною кутовою роздільною здатністю, досліджуючи віддалені об'єкти з неймовірною ясністю, включаючи явища в галактичних ядрах та екстрагалактичних зірках. За допомогою інтерферометра з великою базою система може імітувати телескоп діаметром до 130 метрів, що значно покращує якість зображення.

Використання інтерферометрії з великою базою та подальша обробка зображень за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення, такого як IRBis і MiRA, дозволили отримати детальне зображення зірки та навколишнього її пилового тора.

Ця спостережна технологія є важливою, оскільки раніше спостереження за екстрагалактичними зірками з такою високою роздільною здатністю були обмежені лише галактичними об'єктами. Відстань WOH G64 від Землі ускладнює детальні спостереження без сучасних технологій.

Деталізація спостережень за екстрагалактичними зірками, такими як WOH G64, не лише покращує наше розуміння цих об'єктів, але й відкриває нові можливості для вивчення масивних зірок в інших галактіях. Це свідчить про еволюцію астрономічних технологій і є важливою віхою у вивченні космосу, що дозволяє глибше зрозуміти еволюцію масивних зірок та формування пилу і зіркових вітрів в екстрагалактичних умовах.

WOH G64 розташована на відстані приблизно 160 тисяч світлових років від Землі і є однією з найбільших відомих зірок. Її радіус становить приблизно 1540 разів більше, ніж радіус Сонця, а яскравість — близько 500 тисяч разів яскравіша за Сонце. Ця червона супергігантка є природною лабораторією для вивчення фінальної стадії життя масивних зірок, які призводять до вибуху наднової та формування нейтронних зірок або чорних дір.

WOH G64 перебуває на просунутій стадії своєї еволюції, під час якої червоні супергіганти втрачають величезні обсяги маси через інтенсивні зіркові вітри. Ці вітри настільки потужні, що формують газові та пилові структури навколо зірки, впливаючи на її майбутнє та навколишнє середовище. Зірка випромінює радіацію, яка нагріває частинки пилу, змушуючи їх світитися у інфрачервоному діапазоні. Це робить RSG, такі як WOH G64, ідеальними для вивчення за допомогою таких потужних інструментів, як VLTI, здатного аналізувати їх оточення з небаченою раніше деталізацією.

Температура поверхні WOH G64 становить приблизно 3400 K, а інтенсивна втрата маси через зіркові вітри характеризує критичну стадію її еволюції до наднової.

Червоні супергіганти, такі як WOH G64, втрачають масу з неймовірною швидкістю, до 10−4 маси Сонця на рік, що впливає на їх внутрішню структуру і готує середовище для фінального вибуху. Останні дослідження показали, що ця втрата маси не завжди симетрична, а навколозіркові середовища часто є сильно асиметричними, що викликано бінарними взаємодіями або біполярними потоками.

WOH G64 оточена непрозорим пиловим тором. Дані, отримані з інтерферометрів, виявили подовжену структуру з великим осьовим розміром близько 13 сонячних радіусів та малим — 9 сонячних радіусів, що вказує на можливий біполярний потік або гравітаційну взаємодію з невидимим компаньйоном. Нещодавно зміни в інфрачервоному спектрі зірки вказали на формування нового теплого пилу на відстані близько 1,5 сонячних радіусів від ядра. Цей новий пил поступово закриває центральну зірку, роблячи її менш помітною в ближньому інфрачервоному діапазоні.

Одним із найцікавіших аспектів WOH G64 є зміна її властивостей з часом. Астрономи відзначили, що спектр зірки, спостережуваний у інфрачервоному діапазоні між 2009 і 2016 роками, зазнав значних змін. Раніше спостерігалися сильні ознаки молекулярного поглинання води (H₂O), тоді як нові дані демонструють спектр, переважно домінований безперервним випромінюванням, спричиненим формуванням нового теплого пилу поблизу зірки.

Цей новий пил, ймовірно, утворився внаслідок нещодавнього прискорення втрати маси зірки. Цей процес зробив центральну зірку менш видимою, закритою більш щільним шаром часток. Детальні дослідження показують, що WOH G64 втрачає масу з вражаючою швидкістю, що дорівнює 10−4, що еквівалентно масі Сонця, виведеній за приблизно 10 тисяч років.

Поступове затемнення WOH G64 підтверджено фотознімками та спектроскопічними спостереженнями. Аналізуючи світло, зібране в ближньому інфрачервоному (2-2,5 мкм) та середньому інфрачервоному (8-13 мкм) діапазонах, астрономи виявили значні відмінності. Спектр на довших хвилях (середній ІЧ) залишався незмінним, тоді як спектр у ближньому інфрачервоному демонструє зростаючий континуум, що вказує на формування пилу поблизу зірки, ймовірно, на відстані близько 1,5 сонячних радіусів від ядра.

Дослідження зірок на зразок WOH G64 свідчать про те, що втрата маси прискорюється незадовго до вибуху, створюючи багатий і складний навколозірковий простір. Коли зірка вибухне, взаємодія викинутого матеріалу з навколишнім середовищем може призвести до виникнення особливо яскравих явищ, як це спостерігалося в інших наднових.