Разгадана тайна спутника Бетельгейзе: рентгеновские лучи приоткрыли завесу

Астрономам впервые удалось подтвердить существование и определить природу звезды-компаньона рядом с ярким сверхгигантом, что бросает вызов современным представлениям о двойных системах.

В созвездии Ориона, подобно рубину на плече небесного охотника, сияет звезда Бетельгейзе. Астрономы десятилетиями подозревали, что этот красный сверхгигант не одинок в своём путешествии по космосу. И теперь, благодаря уникальному стечению обстоятельств и оперативной работе исследователей, загадочный спутник самой известной звезды наконец-то показал свои первые секреты.

Учёные из Университета Карнеги-Меллон, действуя в условиях жесточайшего цейтнота, получили специальное разрешение на использование орбитальной рентгеновской обсерватории «Чандра» и космического телескопа «Хаббл». Их цель — исследование долгожданного компаньона Бетельгейзе. Время наблюдений было критически важным: примерно 6 декабря спутник, неофициально прозванный «Бетельбади», достиг максимального углового удаления от гигантской звезды, прежде чем скрыться за ней на целых два года.

«Оказалось, что ранее не было ни одного качественного наблюдения, когда бы этот спутник не находился позади Бетельгейзе, — объясняет Анна О’Грэйди, научный сотрудник из Центра космологии и астрофизики имени Мак-Уильямса. — Наше исследование стало самым глубоким на сегодняшний день рентгеновским изучением этой звезды».

В этот идеальный наблюдательный промежуток телескоп «Джемини-Норт» на Гавайях зафиксировал рядом со сверхгигантом слабый объект, который и мог быть тем самым крошечным компаньоном. Параллельно команда учёных использовала обсерваторию «Чандра» для сбора рентгеновских данных, чтобы определить природу загадочного соседа.

«Это мог оказаться белый карлик. Это могла быть нейтронная звезда. А это совершенно разные объекты, — отмечает О’Грэйди. — Если бы это был один из них, это указало бы на совершенно иную эволюционную историю всей системы».

Однако реальность оказалась иной. О’Грэйди и её коллеги не обнаружили признаков аккреции — процесса поглощения вещества, который является отличительной чертой компактных объектов вроде нейтронных звёзд или белых карликов. Результаты исследования, которые будут опубликованы в «Астрофизическом журнале», указывают вместо этого на молодой звёздный объект размером примерно с наше Солнце. Независимое исследование коллег из Института Флэтирон, использовавших данные «Хаббла», помогло дополнительно сузить возможные размеры спутника.

Идея подать заявку на наблюдательное время родилась во время еженедельного научного семинара в Центре Мак-Уильямса. «Сначала это казалось почти нереальным, но чем больше мы обсуждали, тем больше понимали, что наша команда обладает уникальным сочетанием компетенций для возможного успеха. Было невероятно наблюдать, как случайный разговор превратился в захватывающую возможность для открытия», — делится впечатлениями Кейтлин Брейвик, профессор физики.

Это открытие проливает свет и на другую загадку Бетельгейзе — её загадочный шестилетний цикл колебаний яркости. Ранее соавтор исследования Джаред Голдберг предположил, что звезда-компаньон на своей орбите расчищает затемняющую свет пыль, из-за чего Бетельгейзе выглядит ярче для земного наблюдателя. Но никто не знал наверняка, существует ли этот спутник вообще. Как врач, назначающий дополнительные анализы для подтверждения диагноза, О’Грэйди, Голдберг и их коллеги «заказали» несколько снимков для более тщательного изучения.

«Мы выбрали два метода, которые сочли наиболее подходящими и в которых наша команда имела соответствующий опыт — ультрафиолетовую спектроскопию и рентгеновское изображение», — поясняет О’Грэйди.

Значение этого открытия выходит далеко за рамки системы Бетельгейзе. Считается, что компоненты двойных звёзд обычно имеют схожие массы, но Бетельгейзе оценивается в 16–17 масс Солнца, в то время как её компаньон — всего одна солнечная масса или даже меньше. Это ошеломляющее соотношение ставит под сомнение традиционные модели формирования звёздных пар.

«Это открывает нам новую область изучения — двойные системы с экстремальным соотношением масс, — заключает О’Грэйди. — Эта область ещё почти не исследована, потому что такие системы невероятно трудно обнаружить или идентифицировать, как нам удалось в случае с Бетельгейзе».