Jaga_lux, в реалния живот Наталия. С какво ни заплашва тази карина? Eta Carinae е хипергигантска звезда

29 август 2018 г
Зашеметяващо изображение на мъглявината Карина, една от най-големите и ярки мъглявини в нощното небе, беше заснето от телескопа VISTA в обсерваторията Paranal на ESO в Чили. Наблюденията в инфрачервени лъчи позволиха на телескопа VISTA да види през масите от горещ газ и тъмен прах, изпълващи мъглявината, много звезди, както новородени, така и завършващи жизнения си цикъл.

На около 7500 светлинни години от нас, в съзвездието Карина, има мъглявина, в която звездите се раждат и умират една до друга. Тези бурни процеси образуват мъглявината Карина, гигантски, динамично развиващ се облак от междузвезден газ и прах.

В неговите дълбини масивни звезди излъчват мощна радиация, карайки газа около тях да свети. За разлика от това, съседните региони на мъглявината съдържат тъмни маси прах, в които се крият новородени звезди. По този начин има продължаваща битка между звездите и праха в мъглявината Карина и новообразуваните звезди печелят: високоенергийната радиация и звездният вятър, които излъчват, се изпаряват и разпръскват прашната звездна ясла, в която са родени.

Мъглявината Карина се простира над 300 светлинни години. Това е един от най-големите региони на звездообразуване в Млечния път. В тъмна нощ е лесно да се види в небето с просто око. Но за съжаление на тези от нас на север, той се вижда само в южното полукълбо, тъй като се намира на 60 градуса южно от небесния екватор.

Вътре в тази забележителна мъглявина се намира обект, който има репутацията на най-необичайната позната звездна система, Eta Carinae. Тази чудовищна двойна звезда е най-мощната по отношение на освобождаването на енергия в околността. През 30-те години на миналия век той е бил един от най-ярките обекти в небето, но оттогава яркостта му рязко е намаляла. Тя завършва жизнения си цикъл, но остава една от най-масивните и ярки звезди в Млечния път.

В горното изображение Eta Carinae може да се види като част от ярко светлинно петно точно над върха на V-образната част, образувана от облаците прах. Вдясно от Eta Carinae, също вътре в мъглявината Carina, се намира сравнително малката мъглявина Keyhole, компактен и плътен облак от студен молекулярен газ, съдържащ няколко масивни звезди. Появата на тази мъглявина също се е променила драстично през последните векове.

Мъглявината Карина е открита през 1750 г. от Никола Луи дьо Лакай, който тогава е бил на нос Добра надежда. Оттогава са получени огромен брой нейни изображения. Но изображението, направено с телескопа за видими и инфрачервени изследвания за астрономия, предоставя широкообхватно изображение с безпрецедентни детайли. Високата чувствителност на приемника в инфрачервената област направи възможно идентифицирането на агломерации от млади звезди, скрити в облаците прах, които изпълват мъглявината. През 2014 г., с помощта на телескопа VISTA, в мъглявината Карина беше открито близко инфрачервено лъчение, което даде възможност да се получи обективна представа за мащаба на звездообразуването, което се случва в нея. VISTA е най-големият широкообхватен инфрачервен телескоп в света, специализиран в проучвания на небето. Големият му диаметър и широкото зрително поле позволяват на астрономите да получат напълно нови изображения на обекти в южното небе.

Бележки

Главният изследовател на програмата за наблюдение, която създаде това изображение, беше Джим Емерсън, Факултет по физика и астрономия, Лондонски университет Queen Mary, Обединеното кралство. Негови сътрудници бяха Саймън Ходжкин и Майк Ъруин, Отдел за астрономически проучвания на Кеймбридж, Кеймбриджкия университет, Обединеното кралство. Обработката на данните беше извършена от Майк Ъруин и Джим Луис (Отдел за астрономически изследвания в Кеймбридж, Университет Кеймбридж, Обединеното кралство).

Да научиш повече

Европейската южна обсерватория (ESO, Европейска южна обсерватория) е водещата междуправителствена астрономическа организация в Европа, която далеч превъзхожда други наземни астрономически обсерватории в света. В работата му участват 15 държави: Австрия, Белгия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Холандия, Полша, Португалия, Финландия, Франция, Чехия, Швейцария и Швеция, както и Чили, която дарява своя територия, където да бъдат разположени обсерваториите на ESO, и Австралия, която е неин стратегически партньор. ESO има амбициозна програма за проектиране, изграждане и експлоатация на мощни наземни инструменти за наблюдение, които позволяват на астрономите да извършват критични научни изследвания. ESO също играе водеща роля в организирането и подпомагането на международното сътрудничество в астрономията. ESO има три уникални обекта за наблюдение от световна класа, разположени в Чили: La Silla, Paranal и Chajnantor. В обсерваторията Paranal се помещава The Very Large Telescope (VLT) на ESO, способен да работи във формат VLTI, и два от най-големите широкообхватни телескопи: VISTA, който изследва небето в инфрачервени лъчи, и VLT оптичен телескоп за наблюдение ( VLT Survey телескоп). ESO също е един от основните партньори в работата на два субмилиметрови инструмента на платото Chajnantor: телескопът APEX и ALMA, най-големият астрономически проект на нашето време. На Cerro Armazones, близо до Paranal, ESO изгражда 39-метровия изключително голям телескоп (ELT), който ще бъде „най-великото око на човечеството към небето“.

Свръхгигантска звезда Eta Carinae (Eta Carinae)

Масивната свръхгигантска звезда се намира на 7500 светлинни години от Земята. Външният подковообразен пръстен има температура приблизително 3 милиона градуса по Келвин. Този пръстен е приблизително две светлинни години в диаметър. Вероятно се е образувал от експлозия, станала преди повече от хиляда години. Синият облак в средата е с диаметър три светлинни месеца и е най-горещият. Бялата област с диаметър по-малък от светлинен месец е най-горещата и може да съдържа суперзвезда.

Eta Carinae (η Car, η Carinae) е свръхгигантска звезда в съзвездието Carinae, ярко синя променлива ( LBV), една от най-големите и нестабилни звезди, известни на науката.

Масата на η Carinae е 100-150 слънчеви маси, което е близо до теоретичната граница, болометричната светимост е около 5 милиона слънчеви. Звездата е заобиколена от голямата, ярка мъглявина NGC 3372 (мъглявината Карина), както и малката, наскоро образувана мъглявина Хомункулус (виж по-долу). Недалеч от звездата е мъглявината Keyhole. Някои учени смятат, че η Carinae ще стане супернова преди други звезди в Млечния път.

Абсолютната величина на звездата е −12 m, което означава, че на разстояние от 10 парсека Eta Carinae в земното небе би била толкова ярка, колкото Луната при пълнолуние. За сравнение, Слънцето от такова разстояние би било едва видимо с просто око.

В исторически времена яркостта на η Carinae е варирала значително. В каталога на Халей от 1677 г. е посочена четвъртата величина; през 1730 г. звездата става една от най-ярките в Карина, но през 1782 г. отново става много слаба. През 1820 г. започва рязко увеличаване на яркостта на звездата и през април 1843 г. тя достига видима величина от −0,8 m, ставайки втората по яркост в небето след Сириус. След това яркостта пада стотици пъти и до 1870 г. звездата става невидима с просто око. Към 2005 г. видимият магнитуд е около 5-6 m. В същото време η Carinae остава един от най-ярките източници на инфрачервено лъчение извън Слънчевата система. Звездата се намира на разстояние 7500-8000 светлинни години от Слънцето.

Този Карин губи маса толкова бързо, че неговата фотосфера не е гравитационно свързана със звездата и се „издухва“ от радиация в околното пространство. По време на изригването от 1841-1843 г. биполярната мъглявина Хомункулус, която е с размери 12 на 18 дъгови секунди, се формира около звездата. Масата на праха в Homunculus е около 0,04 слънчеви маси и се смята, че няколко слънчеви маси са били изхвърлени по време на изригването.

Звездата има съвременното име Foramen (лат. отвор"дупка"), свързана с мъглявината Ключова дупка близо до звездата.

Телескопът VISTA снима една от най-големите мъглявини в Млечния път в инфрачервени лъчи.

Зашеметяващо изображение на мъглявината Карина, една от най-големите и ярки мъглявини в нощното небе, беше заснето от телескопа VISTA в обсерваторията Paranal на ESO в Чили. Наблюденията в инфрачервени лъчи позволиха на телескопа VISTA да види през масите от горещ газ и тъмен прах, изпълващи мъглявината, много звезди, както новородени, така и завършващи жизнения си цикъл.

В рамките на тази забележителна мъглявина се намира това, което е известно като най-необичайната позната звездна система, Eta Carinae. Тази чудовищна двойна звезда е най-мощната по отношение на освобождаването на енергия в околността. През 30-те години на миналия век той е бил един от най-ярките обекти в небето, но оттогава яркостта му рязко е намаляла. Тя завършва жизнения си цикъл, но остава една от най-масивните и ярки звезди в Млечния път.

Мъглявината Карина е открита през 1750 г. от Никола Луи дьо Лакай, който тогава е бил на нос Добра надежда. Оттогава са получени огромен брой нейни изображения. Но изображението, направено с видимия и инфрачервен телескоп за астрономия (VISTA), предоставя широкообхватно изображение с безпрецедентни детайли. Високата чувствителност на приемника в инфрачервената област направи възможно идентифицирането на агломерации от млади звезди, скрити в облаците прах, които изпълват мъглявината. През 2014 г. с помощта на телескопа VISTA бяха идентифицирани около пет милиона отделни източника на инфрачервено лъчение в мъглявината Карина, което позволи да се получи обективна представа за мащаба на звездообразуването, което се случва в нея. VISTA е най-големият широкообхватен инфрачервен телескоп в света, специализиран в проучвания на небето. Неговото основно огледало с голям диаметър, широко зрително поле и високочувствителни приемници позволяват на астрономите да получат напълно нови изображения на обекти в южното небе.

Владилен Степанович, разкажете ни малко за предисторията на откриването на космическия лазерен ефект. Изобщо, как е възможно да се направи такова откритие?

Да, наистина, говорих за този ефект във Физическия институт „Лебедев“ и няколко дни преди това в космическия изследователски център „Годард“ на НАСА в Грийнбелт близо до Вашингтон. Именно там се намира Центърът за управление на космическия телескоп Хъбъл, с чиято помощ е направено това откритие. Само този уникален астрономически инструмент позволява надеждно извършване на подобни изследвания.

Грандиозен научен проект - космическият телескоп Хъбъл, струващ няколко милиарда долара, работи в ниска околоземна орбита на височина 500 километра в продължение на 12 години. Той не само се поддържа в отлично работно състояние, но и непрекъснато се подобрява по време на редовни мисии на космически совалки. По време на неотдавнашната четвърта успешна мисия за обслужване на совалката Колумбия (струваща стотици милиони долари) през март тази година, производителността на Хъбъл беше радикално подобрена, дълбочината на сканиране на космическото пространство се увеличи десетократно. Стана възможно да се наблюдават сблъсъци на галактики, случващи се на разстояние около половин милиард светлинни години. Според експертите на НАСА последното подобрение на телескопа Хъбъл открива нова ера на изследвания с негова помощ.

Всички наблюдения на телескопа се обработват в Goddard Center и в рамките на една година стават достъпни за учени от цял свят. Всеки изследовател във всяка страна и навсякъде получава достъп до тази уникална научна информация напълно безплатно чрез Интернет. В тази връзка би било полезно да припомним, че една сесия за наблюдение с телескопа Хъбъл по време на 3-4 оборота около Земята струва на американските данъкоплатци около половин милион долара.

Естествено, астрономи и астрофизици от стотици лаборатории и университети в много страни инвестират интелектуален и финансов потенциал, вероятно със сравнима величина, в интерпретацията на получените данни от наблюдения. Освен това програмата за наблюдение на Хъбъл се изгражда на конкурентна основа с международно участие и обхваща както нашата Слънчева система, нашата Галактика, така и огромното извънгалактично пространство - други галактики чак до покрайнините на Вселената.

Но да се върнем на лазера в околностите на звездата Ета Карина – най-ярката и масивна в нашата Галактика... Каква е същността на космическия лазерен ефект?

Предсказах лазерния ефект в оптичния диапазон преди много години след откриването на микровълнови мазери, работещи в междузвездни облаци. Лазерите изискват по-интензивно възбуждане или, както се казва, изпомпване. Такива условия съществуват в атмосферите на звездите, но лазерният ефект трудно се наблюдава в тях на фона на интензивно излъчване от самата звезда. Тази Карина се намира на разстояние около 8 хиляди светлинни години от нас. Това е изключително нестабилна звезда. Тя избухна преди 150 години и по време на експлозията беше наблюдавана в южното полукълбо като втората най-ярка звезда (след Сириус).

В резултат на експлозията на звездата огромно количество материя беше изхвърлено в околното пространство под формата на атоми от всички елементи на периодичната таблица. Атомите в близост до звезда се йонизират от високотемпературно (20-30 хиляди градуса) излъчване от нейната повърхност (фотосферата на звездата). Именно в сместа от йонизирани атоми в газови облаци, тоест разредена околозвездна плазма, в близост до звездата възниква неравновесно състояние, както в конвенционален лазер, и стимулирано излъчване на фотони възниква при квантови преходи, в нашия случай, железни йони . Вярно е, че в космоса няма огледала и следователно лазерното лъчение е ненасочено, т.е. възниква във всички посоки, включително по посока на Земята.

Основният компонент на материята, изхвърлена от звездата, е водородът и именно неговото интензивно монохроматично излъчване, възникващо под въздействието на радиацията на централната звезда Ета Карина, изпомпва нивата на железните йони на космическия лазер. В резултат на това слабите спектрални линии на железни йони, които съставляват около 0,01% от околозвездната материя, се превръщат в ярки лазерни линии. Телескопът Хъбъл позволява излъчването от тези подобни на лазер околозвездни региони да се наблюдава отделно от излъчването на звездата поради изключителната му ъглова разделителна способност. Ето защо е открит този ефект. По същество средата на тази ярка звезда (тя е няколко милиона пъти по-ярка от Слънцето) е гигантска естествена лаборатория за атомна физика и спектроскопия.

Професор Йохансон от Института по астрономия към университета в Лунд (Швеция) и аз изучавахме необичайни атомни физически процеси в близост до тази звезда през последните години, наблюдавани с помощта на уникалното спектрално оборудване на телескопа Хъбъл. По време на тези проучвания успяхме да открием редица интересни ефекти, които не са били наблюдавани преди това при астрофизични условия, включително лазерния ефект. Проведохме тези проучвания заедно с д-р Гъл от космическия център Годард.

Какво означава това за науката, например за астрофизиката?

Нестабилните експлодиращи звезди, наречени свръхнови, са уникални обекти в космоса. Звездата Eta Carina е най-близката до нас свръхнова, която може да бъде изследвана много по-подробно от далечните свръхнови. Астрофизиците все още не знаят природата на тези експлозии и следователно наблюдението на материя, изхвърлена в околозвездното пространство, осветена от радиацията на звездата и следователно видима, е много важно за разбирането на природата на такива звездни експлозии. Между другото, експлозията на последната свръхнова, която е петдесет пъти по-далеч от нас от Ета Карина, беше през 1987 г. и беше подобна на експлозията на Ета Карина. Освен това е напълно възможно експлозиите на свръхнови в нашата Галактика да не минават без да оставят отпечатък върху нас, земляните.

Като цяло три глобални проблема са от всеобщ интерес: самият човек и животът, Земята, на която живее, и пространството, в което е потопен. Всички тези проблеми са взаимосвързани по очевидни и далеч неочевидни начини, които все още са неясни за нас. И е важно, че Русия има значителен принос в този процес на познание. Понякога този принос е свързан с технологични пробиви и големи финансови инвестиции. (Нека си спомним нашия бърз пробив в космоса.) Сега, по волята на съдбата, нашият принос е свързан повече с огромния интелектуален потенциал на Русия.

Наскоро, говорейки в Президиума на Руската академия на науките по проблем, който изисква значителни финансови разходи, които все още не са допустими за Русия, припомних думите на великия физик, основателя на ядрената физика, лорд Ърнест Ръдърфорд, които той каза: през 30-те години на миналия век в най-богатата Британска империя: "Нямаме пари, но трябва да мислим." Имам чувството, че той казва това за нас.