Как красный карлик увеличивает свою светимость в 15 раз за 160 секунд

Внезапные вспышки, столь свойственные некоторым красным карликам, считаются главной угрозой для потенциальной жизни на планетах вокруг них. Но с причинами, порождающими эти удивительные явления, несмотря на 40 лет интенсивных исследований, полной ясности до сих пор.

В созвездии Большой Медведицы находится пара звёзд, разделённых расстоянием в 190 астрономических единиц — вчетверо дальше, чем Плутон от нашего светила, но всё равно хорошо видных друг другу.

Это красные карлики системы Глизе 412: Глизе 412 A имеет 48% массы Солнца и 2% от его светимости, а вот Глизе 412 B (он же WX UMa), обладающий куда меньшей массой, постоянной светимостью похвалиться не может.

То есть в норме этот красный карлик спектрального класса M6 в сотню раз тусклее своей звезды-напарника, но иногда, по неясным причинам, он, как и другие переменные звёзды такого типа, испытывает сильнейшие колебания яркости. Почему — ясно не до конца, а вот как это происходит — более или менее понятно.

«По ряду причин в плазме звезды возникает малая область нестабильности, вызывая возмущения в её магнитном поле, — поясняет Вахтанг Тамазян, профессор Университета де Сантьяго де Компостела (Галисия, Испания). — Тогда случается пересоединение линий магнитного поля, при котором энергия последнего превращается в кинетическую, чтобы восстановить стабильность линий поля, что во многом сходно с тем, как это происходит при электрическом разряде».

Группе исследователей из Испании и Армении во главе с Вахтангом Тамазяном удалось недавно запечатлеть исключительно мощный пример такого процесса: вспыхивающая звезда WX UMa увеличила свою яркость в 15 раз за 160 с. Температура её поверхности подскочила с нормальных 2 800 до 18 000 К — то есть на некоторое время соответствовала температуре голубых гигантов спектрального класса B:

Столь резкий скачок обусловлен тем, что кинетическая энергия, подпитываемая пересоединением линий магнитного поля, быстро трансформируется в тепловую энергию атмосферы и звёздной короны WX UMa, что и увеличивает её светимость.

В принципе, такие процессы происходят с красными карликами — основной массой вспыхивающих звёзд — довольно часто. Однако видим мы их исчезающе редко, ибо красные карлики обладают малой светимостью, и ни одной звезды такого класса дальше 60 световых лет от Земли мы не знаем ( наблюдать их не позволяет имеющаяся техника).

Особенность WX UMa в том, что звезда находится в двойной системе, где её взаимодействие с соседом даёт уникальную возможность «исследовать, связаны ли частота вспышек и взаимное положение пары вращающихся друг вокруг друга светил», — подчёркивает учёный. По сей день этот вопрос, остающийся открытым для астрономов, напрямую связан с физической природой таких вспышек. Одновременно с WX UMa учёные наблюдали ещё четыре двойные системы с красными карликами, и хотя столь мощной вспышки ни у кого за время наблюдений выявить не удалось, ещё три карлика всё же вспыхивали, и лишь один оставался спокойным. Учитывая, что в норме вспышки у таких звёзд апериодичны, регистрация за относительно короткий срок подобных явлений у подавляющего большинства звёзд в двойных системах показывает, что взаимосвязь между наличием светила-компаньона и самим фактом вспышек вполне вероятна.

Напомним, что сходные, хотя и несравнимо более слабые вспышки происходят и на Солнце. Если бы мы полностью прояснили их природу на примере красных карликов, то, возможно, смогли бы прогнозировать и процессы, управляющие светимостью нашей звёзды.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Astrophysics.