|
Подробности жизненного цикла необычного класса звезд
|
|
|
|
Может возникнуть соблазн думать о звездах, которые каждую ночь освещают небо, как о вечных. Профессор астрономии Джон Торстенсен знает лучше. Последние четыре десятилетия он провел, изучая катастрофические двойные звезды, пару звезд, вращающихся друг вокруг друга на близком расстоянии: тлеющую мертвую звезду, известную как белый карлик, и звезду, подобную нашему Солнцу, в расцвете своей жизни, которую притянули к себе. на орбиту мертвой звезды. Белый карлик постепенно откачивает горячий газ от своего спутника, образуя кольцо, которое может вспыхивать через случайные промежутки времени. Для наблюдателя на земле они кажутся одним, со временем становясь то ярче, то тусклее. «Это напоминание о том, что звезды имеют жизненные циклы и развиваются с течением времени», — говорит Торстенсен. «Даже звезды не вечны».
|
|
|
|
Астрономам-любителям нравятся катаклизмические двойные звезды, также известные как катаклизмические переменные звезды, или сокращенно CV, потому что их периодические извержения достаточно яркие, чтобы их можно было увидеть в обычный телескоп. Их интенсивность является основной причиной, по которой Торстенсен сделал резюме делом своей жизни, приехав в Дартмут в 1980 году. На данный момент насчитано более 10 000, но лишь малая часть описана подробно. Сегодня астрономы рассчитали орбитальные периоды около тысячи CV. Орбитальный период — обычно несколько часов — примерно показывает, насколько близки две звезды и на каком этапе их эволюции они находятся. За свою карьеру Торстенсен обнаружил несколько собственных катаклизмов и охарактеризовал еще сотни, в том числе 30 «краткосрочных» резюме в опросе 2020 года.
|
|
|
В последние годы студенты присоединились к Торстенсену в его поисках в рамках программы зарубежного обучения астрономии. Студенты проводят зимний семестр в Кейптаунском университете, посещая занятия у профессоров астрономии Дартмута и погружаясь в южноафриканскую культуру. Самым ярким событием станет недельное посещение Южноафриканской астрономической обсерватории в Сазерленде, отдаленном месте в четырех часах езды к северу от Кейптауна. Проезд студентов в обсерваторию и обратно, а также проживание были обеспечены щедрым пожертвованием Клаудии и Джея Уид. Этой весной в ходе одного из самых продуктивных визитов Торстенсен и четверо студентов вернулись с новыми подробностями о семи катаклизмах, произошедших примерно в 1000–3000 световых годах от Земли. Их наблюдения были опубликованы в The Astronomical Journal.
|
|
|
|
На дальней оконечности Африки, омываемой бурным Южным океаном, Южная Африка известна своими потрясающими и зачастую отдаленными пейзажами. Возможно, он менее известен своим звездным небом. Национальная обсерватория расположена на пустынном плато, где находится самый большой оптический телескоп в Южном полушарии и множество инструментов меньшего размера. По дороге поселения разрастаются все дальше и дальше друг от друга. Когда солнце садится, отсутствие света бросается в глаза. Каждый вечер студенты выходили из общежития на «ночные обеды». После похода длиной в милю они добирались до обсерватории, включали оборудование и ждали. «Как только солнце садится, становится так темно, что не видно своих рук», — говорит Чейз Альварадо-Андерсон, 23 года, студент-астроном из Далласа. «Затем ваши глаза привыкают, и это сразу же щелкает. Небо выглядит как черный холст, забрызганный белой краской».
|
|
|
|
Эбигейл Берроуз, коллега-астроном из Вашингтона, округ Колумбия, была так же ошеломлена. «Когда ты привыкаешь к темноте, небо взрывается перед твоими глазами», - говорит она. «Каждый раз, когда вы оглядываетесь назад, вы видите все больше и больше звезд. Мы видели Южный Крест, большие и малые Магеллановы облака, а в самом начале утра — галактическую плоскость». Covid-19 задержал поездку на два года. К моменту наступления выпускного года ни один из студентов не был уверен, что сможет поступить. Альварадо-Андерсон побывал в обсерватории MDM на Китт-Пик, недалеко от Тусона, которой Дартмут управляет как часть консорциума школ. Берроуз никогда не был дальше Европы. Этой зимой звезды сошлись. В феврале этого года, давно закончив подготовку, они вылетели в Кейптаун. Торстенсен тоже был готов. Из каталога из 10 000 целей он выбрал CV, которые оказались относительно яркими, малоизвестными и которые можно было наблюдать с помощью относительно скромного оборудования. Телескоп 1940-х годов, который они использовали в исследовании, имел зеркало диаметром 1,9 метра, что было крошечным по сравнению со знаменитым телескопом SALT обсерватории. Но у него все еще было достаточно мощности, чтобы собрать необходимые измерения.
|
|
|
|
Установленный на телескопе в качестве спектрографа, инструмент, который делит свет на разные цвета или длины волн, подобно тому, как призма разделяет белый свет на радугу. Количество света на каждой длине волны говорит вам, из чего состоит звезда. Все звезды содержат водород, который светится темно-красным светом, когда наблюдается излучение его альфа-спектральной линии, и именно этот элемент позволяет измерить их скорость. Когда звезда удаляется от наблюдателя, ее свет растягивается до более длинных и красных длин волн; когда он движется к наблюдателю, его длина волны сокращается и смещается в сторону синего цвета. Чем быстрее звезда, тем больше сдвиг длины волны из-за эффекта Доплера — явления, из-за которого высота звука сирены падает, когда машина скорой помощи или пожарная машина удаляется от вас. Измеряя изменяющиеся длины волн целевых CV, студенты смогли измерить их скорость, что, в свою очередь, позволило им рассчитать периоды их обращения.
|
|
|
|
Они обнаружили, что все семь их катаклизмов были типичными: они вращались вокруг друг друга с периодами в несколько часов и обычно двигались со скоростью более 100 миль в секунду. Четыре из изученных ими звезд были постоянно яркими и относились к классу, известному как переменные, подобные новым, тогда как остальные были карликовыми новыми с небольшими вспышками. «Эти системы имеют схожую физику, но в зависимости от того, какой тип вторичной звезды у вас есть, они могут выглядеть очень по-разному», — говорит Берроуз. Каждое измерение могло занять несколько часов. Если влажность становилась слишком высокой, студентам приходилось выключать телескоп.
|
|
|
|
Альварадо-Андерсон вернулся из поездки со своей первой опубликованной статьей, знанием астрономических программ, таких как IRAF, PyRAF и ds9, а также советами о том, как сдать квалификационный экзамен в аспирантуру. Сейчас направился в Стэнфорд для получения докторской степени. Доктор планетологии Альварадо-Андерсон говорит, что поездка подтвердила его любовь к космосу и звездам. Это также изменило его восприятие белых карликов, лежащих в основе всех резюме. Раньше он видел плотное ядро мертвой звезды, у которого закончилось топливо. Сегодня он видит звезду, которая, откачивая газ у своего соседа, вернулась к жизни. «Очень интересно думать об этом процессе как о возрождении», — говорит он.
|
|
|
|
Источник
|
