Сотрудники Обсерватории Джемини опубликовали наиболее детальное изображение голубого гипергиганта R136a1. На сегодняшний день он занимает первое место в списке самых массивных звезд во Вселенной.

Звезда R136a1 находится в Туманности Тарантул. Это регион активного звездообразования, расположенный в Большом Магеллановом облаке — галактике-спутнике нашего Млечного Пути. Туманности Тарантул представляет собой гигантское облако ионизированного водорода, чья протяженность превышает тысячу световых лет. Оно является домом для одних из наиболее ярких и массивных светил, известных науке. В 1987 году на окраине Туманности вспыхнула сверхновая SN 1987A. Она стала первой сверхновой, наблюдавшейся на земном небе невооруженным глазом за последние 300 с лишним лет.

R136a1 можно по праву назвать жемчужиной Туманности Тарантул. Она была открыта в 2010 году. Уже первые измерения показали, что звезда обладает рекордной светимостью, которая в миллионы раз превышает солнечную. Что касается массы, то астрономы оценили ее в 250 – 320 масс нашего Солнца.

В то же время изучение гигантского светила было сопряжено с рядом трудностей. Она находится в центре звездного скопления. Излучение ее соседей накладывается на испускаемый R136a1 свет, существенно затрудняя оценки ее блеска. Ситуацию дополнительно усложняют окружающие их газопылевые облака. За последние годы множество телескопов (включая «Хаббла») провели ряд наблюдений R136a1, но ни одному из них получить достаточно четкие изображения, позволяющие рассмотреть всех ее соседей.

В попытке уточнить характеристики R136a1, астрономы решили воспользоваться приемником Zorro, смонтированном на 8,1-метровом телескопе Gemini South в Чили. В ходе серии наблюдений ему удалось получить наиболее четкие в истории изображения R136a1 и окружающих ее звезд.

Снимки Gemini South позволили астрономам точнее определить яркость голубого гипергиганта, что в свою очередь дало возможно провести переоценку его массы. Она оказалась меньше, чем считалось ранее. По уточненным оценкам, масса R136a1 лежит в диапазоне от 170 до 230 солнечных. Но даже с учетом этого обстоятельства, она по-прежнему остается самой массивной известной нам звездой во Вселенной.

Слева фото Gemini South, справа фото «Хаббла»

По словам исследователей, результаты наблюдения R136a1 говорят о том, что верхний предел звездных масс может быть меньше, чем считалось ранее. Этот результат также имеет значение для определения происхождения некоторых тяжелых элементов во Вселенной которые, как считается, образуются во время коллапса светил, чья масса в 150 раз превышает солнечную (т. н. парно-нестабильно сверхновые). Если R136a1 менее массивна, чем предполагалось, то такие события могут быть куда более редкими.

Представленная панорама ночного неба была составлена из двух снимков, сделанных на площадках, где установлены телескопы Gemini South (слева) и Gemini North (справа). Вот только эти телескопы находятся не в одном месте, и даже не на одном континенте. Gemini South расположен в Чили, в то время как Gemini North на вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа. Таким образом, представленная панорама дает возможность увидеть «срез» всего земного неба.

При взгляде на изображение можно обратить внимание на пересекающую ее светлую полосу. Это зодиакальный свет — слабое свечение, наблюдающееся вскоре после захода или перед восходом Солнца. Оно возникает из-за рассеивания солнечного света на частицах межпланетной пыли. Феномен получил свое название из-за постоянной видимости в зодиакальных созвездиях.

В центре панорамы также можно увидеть светлое пятно, которое находится с противоположной стороны от Солнца. Это противосияние. Оно имеет то же природу, что и зодиакальный свет. Противосияние возникает вследствие рассеяния солнечного света на линзообразном скоплении частиц пыли, лежащей в плоскости эклиптики.

На снимке также можно увидеть полосу Млечного пути, несколько туманностей, восходящий Юпитер вместе с Венерой (самое яркое пятно слева), Марс и Сатурн в центре зодиакального света. Любопытно, что именно Красная планета является одним из основных «поставщиков» пыли, благодаря которой мы и можем наблюдать зодиакальный свет. Другими ее источниками являются кометные хвосты и последствия столкновений астероидов.

Используя мощности телескопа Gemini South, американские астрономы выполнили обзор 44 молодых звезд. В результате им удалось получить изображения окружающих их протопланетных дисков, а также обнаружить юпитероподобную экзопланету и коричневый карлик. Результаты исследования были представлены на 240-м заседании Американского астрономического общества и опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

Главной целью исследования был поиск ответа на один из фундаментальных астрономических вопросов: как именно формируются планеты? Считается, что это происходит в окружающих новорожденные звезды газопылевых дисках. Предыдущие наблюдения показали, что зачастую в них присутствуют кольца, состоящих из крупных и мелких пылинок, а также газа. Вероятно, они являются результатом взаимодействия новорожденных планет с окружением.

С целью расширить понимание происхождения подобных особенностей астрономы провели наблюдения выборки из 44 молодых звезд. Упор делался на светилах, чья масса превосходит солнечную — ученые хотели узнать, как масса звезды коррелирует с процессами формирования планет. Для наблюдений был использован инструмент GPI (Gemini Planet Imager), установленный на телескопe Gemini South. Он способен вести съемку в ближнем инфракрасном диапазоне, что дает ученым возможность фиксировать различные структуры внутри протопланетных дисков.

В процессе исследования, Gemini South обнаружил протопланетные диски у 80% наблюдавших звезд. Также ему удалось открыть юпитероподобную экзопланету и коричневый карлик, и подтвердить существование двух других коричневых карликов, которые ранее числились в списке кандидатов.

Что касается протопланетных дисков, то астрономам удалось выявить интересную закономерность. Оказалось, что протопланетные диски у звезд, чья масса составляет менее трех солнечных, как правило, имеют кольца, в то время как окружение более массивных звезд их лишено. Это говорит о том, что формирование планет у этих двух групп светил протекает по-разному.

В ходе наблюдений, выполненных при помощи установленного в Чили телескопа Gemini South, астрономы сумели получить великолепные изображения газопылевых струй (джетов). Они образовались в результате активности новорожденных звезд.

Джеты являются достаточно распространенным побочным продуктом звездообразования.

Считается, что они возникают в результате взаимодействия между магнитными полями вращающихся молодых светил и окружающими их газопылевыми дисками. Это приводит к образованию двойных потоков ионизированного газа, которые выбрасываются в противоположных направлениях.

Источником одного из сфотографированных Gemini South джетов является звезда IRAS 17527-2439, которая находится на расстоянии 10 тысяч световых лет от Земли. Само светило заслонено от нас облаком холодной пыли. Но сделанное в инфракрасном диапазоне изображение наглядно демонстрирует произведенный им джет, чья протяженность составляет 5 световых лет. Его волнообразная форма объясняется изменением направления оси вращения звезды. По мнению астрономов, эти колебания связаны с гравитационным воздействием соседних светил. Наблюдения говорят о том, что IRAS 17527-2439 может входить в состав тройной системы, чьи компоненты разделены дистанцией, превышающей 300 млрд км.

Второй сфотографированный Gemini South джет расположен в области звездообразования HII, находящейся на расстоянии 2 тысяч световых лет от Земли. Струя состоит из цепочки узлов, что говорит о том, что она произведена парой звезд, периодически выбрасывающих вещество в космос.

Это впечатляющее изображение, сделанное установленным в Чили телескопом Gemini South, демонстрирует тонкую структуру, чем-то напоминающую крыло бабочки. Но астрономы знают ее под названием Инфракрасная туманность Хамелеон. Она расположена недалеко от центра темного облака Хамелеон I, которое в свою очередь входит в состав одной из ближайших к Земле областей активного звездообразования.

Запечатленная на снимке туманность получила свое название благодаря яркости на некоторых инфракрасных длинах волн. Впрочем, ее также можно увидеть и в видимом свете, чем и воспользовались сотрудники обсерватории Gemini, нацелив на нее один из двух телескопов (второй телескоп расположен на Гавайях).

Характерное «крыло» бабочки на самом деле является потоком газа. Его источник скрыт темной полосой, но астрономы знают, что он представляет собой маломассивную звезду. Новорожденное светило испускает несколько джетов, которые пробили «туннели» в окружающих газопылевых облака. Звездный свет подсвечивает стенки этих структур, в результате чего мы и наблюдаем столь необычную картину.

Яркий правый объект справа от «бабочки» — объект Хербига-Аро HH 909A. Такие структуры представляют собой ударные волны, формирующиеся в результате взаимодействия выброшенного звездного вещества с окружающими газопылевыми облаками. Их протяженность может превышать 10 световых лет, при этом они являются весьма краткосрочным по астрономическим меркам явлением. Всего через несколько десятков тысяч лет после возникновения объекты Хербига-Аро полностью рассеиваются в межзвездном пространстве.

По мнение астрономов, скрывающая светило в центре «бабочки» темная полоса на самом деле является околозвездным диском — скоплением пыли, газа и планетезималей. Считается, что они являются источником материала, из которого впоследствии формируются планеты. Причина, по которой на снимке Gemini South диск выглядит как полоса, а не круг, заключается в том, что он расположен с ребра по отношению к Земле.