WOH G64: Вивчення меж зіркової деталі

WOH G64, розташована в Великій Хмарі Магеллана (LMC) на відстані приблизно 160 тисяч світлових років, є однією з найбільших відомих зірок. Її радіус становить близько 1540 разів більше, ніж у Сонця, а яскравість — приблизно 500.000 разів яскравіша за сонячну. Ця червона супергігантка слугує природною лабораторією для вивчення фінальної стадії життя масивних зірок, які призводять до вибуху наднової та формування нейтронної зірки або чорної діри. 

WOH G64 перебуває на просунутій стадії своєї еволюції, коли червоні супергіганти втрачають величезні обсяги маси через інтенсивні зіркові вітри. Ці вітри настільки сильні, що формують газові та пилові структури навколо зірки, впливаючи на її майбутнє та навколишнє середовище. Зірка випромінює радіацію, яка взаємодіє з частинками пилу, нагріваючи їх і змушуючи світитися в інфрачервоному діапазоні. Це робить червоні супергіганти, такі як WOH G64, ідеальними для вивчення за допомогою сучасних інструментів, таких як VLTI (Very Large Telescope Interferometer), що дозволяє аналізувати їхнє оточення з безпрецедентною деталізацією.

Її відносно низька поверхнева температура близько 3400 K та інтенсивна втрата маси через зіркові вітри є характерними для критичної стадії еволюції, що веде до вибуху наднової.

Червоні супергіганти, такі як WOH G64, втрачають масу з вражаючою швидкістю, до 10−4 маси Сонця на рік, що впливає на їхню внутрішню структуру та готує середовище до фінального вибуху. Останні дослідження, засновані на інтерферометричних спостереженнях, показали, що ця втрата маси не завжди симетрична; часто зустрічаються високоасиметричні навколозіркові середовища, які формуються внаслідок бінарних взаємодій або біполярних потоків.

Відомим прикладом є система, що породила SN1987A, де кільце пилу, викинуте під час стадії червоної супергігантки, вплинуло на еволюцію наднової (також в Хмарі Магеллана).

Пиловий тор

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

Зміни спектру

Одним з найцікавіших аспектів WOH G64 є зміна її властивостей з часом. Астрономи помітили, що спектр зірки, спостережений в інфрачервоному діапазоні з 2009 по 2016 рік, зазнав значних змін. Раніше спостерігалися сильні ознаки молекулярного поглинання води (H₂O), характерні для самої зірки, але нещодавні дані показують спектр, домінований постійним випромінюванням, викликаним формуванням нового гарячого пилу дуже близько до зірки.

Новий пил, ймовірно, утворився внаслідок нещодавнього прискорення втрати маси зірки. Цей процес зробив центральну зірку менш видимою, затіненою щільнішим шаром частинок. Детальні дослідження оцінюють, що WOH G64 втрачає масу з вражаючою швидкістю, що дорівнює 10−4, що еквівалентно масі Сонця, викинутій за приблизно 10.000 років.

Поступове затемнення WOH G64 було підтверджено фотографічними та спектроскопічними спостереженнями. Аналізуючи світло, зібране в ближньому інфрачервоному (2-2,5 мкм) та середньому інфрачервоному (8-13 мкм) діапазонах, астрономи помітили значні відмінності. Хоча спектр на довших хвилях (середній ІЧ) залишається незмінним, спектр у ближньому інфрачервоному виявляє зростаючий континуум, що свідчить про те, що пил формується поблизу зірки, ймовірно, на відстані близько 1,5 сонячних радіусів від ядра.

Дослідження зірок, таких як WOH G64, свідчить 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.