Космический хамелеон: как звезда Gaia BH2 оказалась старой снаружи и молодой внутри

Найдена аномальная звезда, которая вращается быстрее обычных – исследователи

Звёзды порой ведут себя вопреки всем астрономическим законам, и открытие Gaia BH2 стало именно таким случаем. Красный гигант в этой системе словно нарушает законы звездной эволюции, объединяя в себе черты молодого светила и древнего небесного тела. Его химический "паспорт" и физическое поведение никак не согласуются между собой. Об этом сообщает Universe Today.

Звезда с противоречивым характером

Астрономы давно научились по спектру излучения определять возраст, состав и стадию жизни звезды. Обычно эти параметры образуют логичную картину: старые звёзды имеют один химический профиль, молодые – совсем другой. Но красный гигант, вращающийся вокруг чёрной дыры Gaia BH2, полностью разрушил это представление.

По данным спектрального анализа, его атмосфера содержит повышенное количество альфа-элементов – характерный признак звёзд, образовавшихся вскоре после Большого взрыва. Если бы исследователи опирались только на этот показатель, им пришлось бы признать, что звезде не меньше 10 миллиардов лет. Однако астросейсмология – метод, позволяющий "прослушивать" внутренние колебания звёзд – показала другое.

"Комбинация молодого возраста и древней химии крайне необычна и указывает, что звезда эволюционировала не в одиночестве", – отметил ведущий автор исследования, астрофизик Дэниел Хей, работа опубликована в Astrophysical Journal.

Метод астросейсмологии, использованный аппаратом NASA TESS, позволил буквально "заглянуть" в ядро звезды. Эти колебания – почти неуловимые изменения яркости – раскрыли возраст гиганта: примерно 5 миллиардов лет, то есть почти вдвое меньше, чем ожидалось.

Загадка вращения и возможное прошлое

Необычным оказался и темп вращения звезды. Красный гигант Gaia BH2 совершает оборот вокруг своей оси за 398 дней – показатель, совершенно несвойственный столь массивным и зрелым звёздам. Обычно, достигнув стадии гиганта, они теряют скорость вращения из-за утечки углового момента и внешнего расширения оболочки.

Исследователи пришли к выводу, что в прошлом звезда могла испытать драматическое событие – слияние с другим светилом или активный обмен массой с объектом, который впоследствии превратился в чёрную дыру. В результате таких процессов гигант получил бы новый "запас топлива" и дополнительное ускорение вращения. Это объясняет, почему его ядро выглядит молодым, хотя химический состав напоминает древние звёзды.

Такая двойственная природа делает систему Gaia BH2 уникальной лабораторией для изучения поздних стадий звёздной эволюции. Она показывает, как взаимодействие звёзд в бинарных системах способно полностью изменить их судьбу – буквально "переписать" возраст и структуру.

Спящие чёрные дыры и скрытые тайны

Главная особенность Gaia BH2 – наличие так называемой спящей чёрной дыры. В отличие от активных, такие объекты не втягивают вещество и не испускают рентгеновское излучение, что делает их почти невидимыми. О существовании подобных систем учёные узнали совсем недавно благодаря космической миссии Gaia, фиксирующей микроскопические "качания" звёзд-компаньонов в движении по орбите.

Эти слабые колебания позволяют вычислить массу и присутствие невидимого спутника – в данном случае чёрной дыры. Оказалось, что Gaia BH2 – не единственная подобная система. Астрономы также исследовали Gaia BH3, где компаньон ведёт себя ещё более загадочно: теоретически там должны наблюдаться заметные колебания, но приборы их не зафиксировали. Это заставляет специалистов пересматривать модели старых звёзд и процессы, происходящие в их ядрах.

"Такие объекты помогают понять, как формируются и исчезают двойные системы, и что происходит, когда одна звезда "умирает”, а другая продолжает жить", – отмечается в публикации Universe Today.

Cравнение систем Gaia BH2 и Gaia BH3

Если сопоставить обе системы, можно увидеть, как по-разному ведут себя звёзды, соседствующие с "молчаливыми" чёрными дырами. В Gaia BH2 красный гигант демонстрирует ускоренное вращение и признаки недавнего взаимодействия – возможно, обмена массой. В Gaia BH3 звезда, напротив, остаётся внешне спокойной, что говорит о других механизмах стабилизации.

Сравнение показывает: не все спящие чёрные дыры оказывают одинаковое влияние на своих компаньонов. Вероятно, многое зависит от расстояния между ними, массы и эволюционного состояния каждой звезды. Такие наблюдения позволяют уточнить границы моделей двойных систем и дают астрономам возможность "увидеть" процессы, которые раньше считались невозможными.

Плюсы и минусы наблюдений за "спящими" чёрными дырами

Изучение подобных объектов имеет очевидные преимущества, но и ряд ограничений.

Плюсы:
• Позволяет исследовать скрытые стадии эволюции звёзд.
• Даёт возможность выявлять невидимые чёрные дыры без рентгеновского излучения.
• Раскрывает роль обмена массой и слияний в формировании галактик.
• Помогает уточнить возраст и внутреннюю структуру звёзд.

Минусы:
• Требует сверхточных измерений микроколебаний и длительных наблюдений.
• Сложно подтвердить данные без сопоставления с другими миссиями.
• Часть систем может оставаться незамеченной из-за слабого светового сигнала.

Тем не менее такие исследования постепенно формируют новую картину нашей Галактики, где невидимые чёрные дыры играют не меньшую роль, чем яркие звёзды.

Советы по наблюдению и выбору данных

Для тех, кто интересуется подобными открытиями, важно понимать, что наблюдения ведутся в разных диапазонах спектра.

Используйте открытые базы миссий Gaia и TESS, где публикуются обновления о найденных двойных системах.
Сравнивайте данные разных наблюдательных программ – это помогает исключить ошибки.
Обращайте внимание на статьи в Astrophysical Journal и Astronomy & Astrophysics - именно там появляются проверенные результаты.
При анализе астросейсмических данных учитывайте, что колебания звёзд могут иметь сложную природу – они не всегда отражают возраст напрямую.