Астрономы открыли гигантские магнитные пятна на горячих звездах

Используя телескопы Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы обнаружили на поверхности очень горячих звезд в звездных скоплениях гигантские магнитные пятна. Кроме пятен, на некоторых из этих звезд также обнаружены сверхмощные вспышки, взрывные события, при которых выделяется в несколько миллионов раз больше энергии, чем при подобных явлениях на Солнце. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy, о нем также сообщается в пресс-релизе ESO.

Ученые под руководством Язана Момани (Yazan Momany) из астрономической обсерватории в Падуе (INAF, Италия) исследовали особый тип звезд, называемых звездами крайней горизонтальной ветви. Это объекты с массами примерно вдвое меньше, чем у Солнца, но в 4–5 раз горячее него. «Эти горячие и маленькие звезды отличаются тем, что, как нам известно, они минуют одну из конечных стадий жизни типичной звезды и умирают преждевременно, — говорит Момани. — В нашей Галактике эти пекулярные, необычные горячие объекты обычно входят в состав тесной двойной системы».

Однако неожиданно оказалось, что у подавляющего большинства звезд крайней горизонтальной ветви, наблюдавшихся в густонаселенных звездных группах — шаровых скоплениях, никаких звезд-компаньонов не заметно. Вдобавок в процессе длительного мониторинга таких звезд с телескопами ESO группа обнаружила в этих загадочных объектах новую особенность. Наблюдая три шаровых скопления, Момани и его сотрудники нашли у многих содержащихся в них звезд крайней горизонтальной ветви регулярные изменения блеска с периодами всего от нескольких дней до нескольких недель. «После того как были исключены все остальные сценарии, осталась только одна возможность объяснить наблюдаемую переменность блеска, — рассказывает Симоне Заджа (Simone Zaggia), сотрудник астрономической обсерватории в Падуе (INAF, Италия) и бывший стипендиат ESO. — Эти звезды должны быть покрыты пятнами!»

Пятна на звездах крайней горизонтальной ветви оказываются совсем не такими, как темные пятна на нашем Солнце, хотя и в том, и в другом случае они вызваны магнитными полями. Пятна на этих горячих и экстремальных звездах ярче и горячее, чем окружающая их поверхность звезды, в отличие от Солнца, где пятна выглядят темными отметинами на фоне яркого и более горячего окружения. Кроме того, пятна на звездах крайней горизонтальной ветви значительно больше солнечных — они покрывают до четверти поверхности звезды. Эти пятна невероятно устойчивы — они держатся десятилетиями, а индивидуальные солнечные пятна — короткоживущие образования, они держатся от нескольких дней до нескольких месяцев. Когда горячие звезды вращаются, пятна на поверхности то появляются в поле зрения, то исчезают из него, что и приводит к наблюдаемым изменениям блеска.

Кроме переменности блеска, связанной с пятнами, группа обнаружила пару звезд крайней горизонтальной ветви, на которых происходили сверхвспышки — взрывные выделения энергии, которые тоже свидетельствуют о присутствии магнитного поля. «Они похожи на вспышки, которые мы видим на Солнце, но в десять миллионов раз мощнее, — говорит Генри Боффин (Henri Boffin), астроном из штаб-квартиры ESO в Германии. — Мы никак не ожидали такого поведения у этих звезд; оно свидетельствует о том, как важно принимать во внимание магнитные поля при объяснении их свойств».

После шестидесятилетних попыток понять природу звезд крайней горизонтальной ветви астрономы теперь имеют более полную картину их поведения. Более того, это открытие может помочь объяснить происхождение сильных магнитных полей у многих белых карликов — объектов, представляющих последнюю стадию жизни солнцеподобных звезд и имеющих много общего со звездами крайней горизонтальной ветви. «Главное, — говорит член группы Дэвид Джонс (David Jones), бывший стипендиат ESO, а сейчас сотрудник Института астрофизики Канарских островов в Испании, — что изменения блеска всех горячих звезд, от молодых звезд типа Солнца до старых звезд крайней горизонтальной ветви и давно умерших белых карликов, теперь можно связать друг с другом. Все эти объекты могут иметь на поверхности магнитные пятна».

Чтобы прийти к такому выводу, астрономы использовали несколько приемников Очень Большого телескопа ESO (VLT), в том числе VIMOS, FLAMES и FORS2, а также камеру OmegaCAM, смонтированную на обзорном телескопе VLT Survey Telescope в обсерватории Параналь. Они также пользовались приемником ULTRACAM на Телескопе новой технологии в обсерватории ESO Ла Силья, тоже в Чили. Прорыв произошел, когда группа вела наблюдения звезд в ближней ультрафиолетовой области спектра, что позволило астрономам выявить в шаровых скоплениях крайне горячие звезды среди более холодных.