Obnaruzhenie goryachego vodyanogo para v obolochke uglerodnoi zvezdy.8.09.2010 18:46 | N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva
Za korotkoe vremya s momenta zapuska kosmicheskoi observatorii ESA "Gershel'" 14 maya 2009 goda uzhe soversheno neskol'ko otkrytii v infrakrasnom i submillimetrovom diapazone elektromagnitnogo spektra. Poslednee: obnaruzhenie goryachego vodyanogo para v okolozvezdnoi obolochke uglerodnoi zvezdy CW L'va (IRC +10216).
Uglerodnye zvezdy byli vpervye obnaruzheny v 60-h godah devyatnadcatogo veka Uil'yamom Hagginsom i Andzhelo Sechchi. Eto ekstremal'no krasnye zvezdy. Otlichitel'naya osobennost' spektra uglerodnyh zvezd - dominirovanie spektral'nyh polos uglerodnyh soedinenii i otsutstvie polos ot okislov, takih kak TiO i N2O, kotorye harakterny dlya drugih tipov holodnyh zvezd iz-za togo, chto v ih atmosferah bol'she ugleroda, chem kisloroda. Esli v atmosfere bol'she ugleroda, chem kisloroda, to kislorod v osnovnom svyazyvaetsya s uglerodom v forme okisi ugleroda (CO), tak kak molekula imeet vysokuyu energiyu svyazi (11 eV). Kak rezul'tat, v takih zvezdnyh atmosferah ostaetsya malo kisloroda dlya formirovaniya drugih oksidov, a atomy ugleroda dostupny dlya obrazovaniya drugih soedinenii ugleroda. V normal'nyh zvezdah, takih, kak Solnce, atmosfera soderzhit bol'she kisloroda, chem ugleroda, i poetomu nablyudaetsya obratnaya kartina: uglerodsoderzhashih molekul, krome SO, v nih malo.
Eshe v 1950-e gody bylo pokazano, chto starye zvezdy, krasnye giganty, lezhashie na asimptoticheskoi vetvi i k kotorym prinadlezhat uglerodnye zvezdy, igrayut vazhnuyu rol' v processah nukleosinteza. Naprimer, schitaetsya, chto tyazhelye elementy, a takzhe azot i uglerod, obrazuyutsya v etih zvezdah i zatem vybrasyvayutsya v mezhzvezdnuyu sredu. No detali etih processov ostayutsya do sih por neyasnymi.
Risunok 1. Teleskop "Gershel'" pozvolyaet uvidet' holodnuyu Vselennuyu, kotoruyu nel'zya bylo nablyudat' s pomosh'yu zemnyh teleskopov i predydushih kosmicheskih missii. Infrakrasnoe izluchenie pronikaet cherez pyl' i gaz, kotorye skryvayut ob'ekty v opticheskom diapazone, takie kak oblasti zvezdoobrazovaniya, holodnye zvezdy, centy galaktik, planetarnye sistemy. (Izobrazhenie: ESA, AOES Medialab); spravochnaya informaciya: Hubble Space Telescope, NASA/ ESA/ STScI).
Poetomu est' vse osnovaniya dlya izucheniya uglerodnyh zvezd. CW L'va imeet massu poryadka massy Solnca, no gorazdo starshe i gorazdo bol'she. Eto krasnyi gigant, raspolozhennyi na rasstoyanii v 500 svetovyh let, esli ego pomestit' na mesto Solnca, to granica ego dostignet orbity Marsa. Zvezda IRC +10216 - vizual'no slabyi, rasshiryayushiisya ob'ekt, no samyi yarkii istochnik za predelami Solnechnoi sistemy na dlinah voln bol'she 5 mikron. Radionablyudeniya pokazali, chto opticheski tolstaya, pylevaya obolochka, kotoraya okruzhaet zvezdu, bogata raznoobraznymi slozhnymi molekulami. Bol'she chem 70 molekul uzhe bylo obnaruzheno tam do poleta "Gershelya". Fakticheski, okolo 50% vseh molekul, kotorye nablyudalis' v kosmose, byli obnaruzheny v etom ob'ekte.
Risunok 2. Na etom infrakrasnom izobrazhenii, poluchennom s pomosh'yu teleskopa ESA "Gershel'", pokazana zvezda CW L'va (IRC +10216), okruzhennaya bol'shoi obolochkoi goryachego vodyanogo para. Duga, vidimaya sleva, predstavlyaet soboi udarnuyu volnu, gde zvezdnyi veter stalkivaetsya s mezhzvezdnoi sredoi. Izobrazhenie polucheno v 3-h diapazonah infrakrasnogo spektra s ispol'zovaniem instrumentov PACS i SPIRE. Sinii cvet pokazyvaet izluchenie na dline volny 160 mikron, zelenyi - 250 mikron, krasnyi - 350 mikron. (Izobrazhenie: ESA/PACS/SPIRE/MESS Consortia).
Obnaruzhenie s pomosh'yu submillimetrovogo sputnika SWAS v 2001 godu vodyanyh parov v obolochke IRC +10216 (a eto harakteristika kislorodnyh zvezd) bylo dostatochno neozhidanno. Po nablyudaemyh svoistvam linii (a ona sootvetstvovala osnovnomu sostoyaniyu molekuly vody s temperaturoi v 61 Kel'vina), mozhno bylo predpolozhit', chto vodyanoi par nahoditsya vo vneshnih holodnyh oblastyah gazovoi obolochki zvezdy. Vozmozhnyi variant obrazovaniya vody: par voznikaet iz-za ispareniya ledyanyh tel, takih, kak komety ili malye planety, vrashayushiesya vokrug zvezdy. Drugogo bolee podhodyashego mehanizma obrazovaniya predlozheno ne bylo.
V noyabre 2009 goda komanda uchenyh vo glave s Lin Dechin (Leen Decin) iz Katolicheskogo universiteta Levena v Bel'gii, provela nablyudeniya s pomosh'yu spektrometrov SPIRE i PACS, ustanovlennyh na teleskope "Gershel'", v diapazon dlin voln ot 55 do 670 mikron. Blagodarya vysochaishei chuvstvitel'nosti "Gershelya" i spektral'nomu razresheniyu apparatury, udalos' opredelit' bolee 60 linii vody, chto sootvetstvuet celomu ryadu energeticheskih urovnei molekuly vody, i mnogie iz nih yavlyayutsya liniyami vysokogo vozbuzhdeniya , i esli vozbuzhdenie imeet teplovuyu prirodu, to eto oznachaet, chto temperatura gaza, v kotorom obrazuyutsya linii, imeet temperaturu poryadka 1000 Kel'vina. T.e. rezul'taty ukazyvayut na to, chto goryachii vodyanoi par nahoditsya vo vnutrennih oblastyah zvezdnoi obolochki.
Risunok 3. Illyustraciya himicheskih reakciya, vyzvannyh ul'trafioletovym izlucheniem, vzaimodeistvuyushim s molekulami v obolochke zvezdy CW Leonis (IRC +10216). (Izobrazhenie: ESA, L. Decin et al. (2010)).
Intensivnost' vnov' otkrytyh linii takzhe idet vrazrez s gipotezoi o tom, chto nalichie vodyanogo para vo vnutrennih oblastyah obolochki svyazano s udarnymi volnami, kotorye inducirovany pul'saciyami zvezdy, i sozdayut usloviya dlya neteplovogo ravnovesiya , neobhodimye dlya obrazovaniya vody v gaze, bogatom uglerodom. Avtory predpolozhili, chto neteplovoe ravnovesie yavlyaetsya rezul'tatom proniknoveniya ul'trafioletovyh fotonov vo vnutrennie oblasti obolochki, vozmozhno, ot zvezdy, no bolee veroyatno, iz mezhzvezdnogo prostranstva. No chtoby eta gipoteza rabotala, trebuetsya bol'shaya neodnorodnost' obolochki, ee klochkovatost' - tak, chtoby ul'trafioletovoe izluchenie moglo pronikat' v ee vnutrennie sloi, t.k. odnorodnaya obolochka budet sluzhit' svoeobraznym shitom ot radiacii dlya vnutrennih sloev. Na risunke 3. pokazany nekotorye himicheskie processy, kotorye mogut proishodit' v obolochke bogatyh uglerodom krasnyh gigantov. Ul'trafioletovye fotony prinikayut skvoz' neodnorodnuyu atmosferu i vyzyvayut mnozhestvo himicheskih reakcii, privodyashih k osvobozhdeniyu kisloroda iz okisi ugleroda CO i okisi kremniya SiO, kotoryi uchastvuet v proizvodstve parov vody N2O. Vodyanoi par s temperaturoi okolo 1000 K mozhet obrazovyvat'sya tol'ko vblizi zvezdy, na rasstoyanii menee 5 radiusov ot nee, t.k. na bol'shem rasstoyanii takih temperatur byt' ne mozhet: na rasstoyaniyah do 100 radiusov zvezdy temperatura padaet do 100 K, a v razrezhennoi, vneshnei obolochke na rasstoyaniyah do 20 000 radiusov zvezdy temperaturah sostavlyaet poryadka 10 K.
Novye dannye teleskopa "Gershel'" postavili vopros o peresmotre nashih tekushih znanii o himicheskih processah, proishodyashih v obolochkah staryh zvezd, a takzhe obrashayut vnimanie na vazhnost' fotohimicheskih reakcii, inducirovannyh UF-fotonami. Analogichnym processom mozhno, naprimer, ob'yasnit' takzhe i obratnuyu situaciyu, a imenno - nalichie bogatyh uglerodom molekul, nablyudaemyh v zvezdah asimptoticheskoi vetvi gigantov s obolochkami, v kotorye dominiruet kislorod.
Kakimi by ni byli ob'yasneniya proishozhdeniya goryachei vodoi v IRC +10216, novaya rabota pokazyvaet, chto nashe ponimanie prirody takih zvezd vse eshe nahoditsya v zachatochnom sostoyanii. Eto yavlyaetsya neudovletvoritel'nym, potomu chto my - i vse izvestnye formy zhizni - yavlyaemsya rezul'tatom processov, kotorye proishodili i proishodyat v takih zvezdah.
V blizhaishie mesyacy s pomosh'yu teleskopa "Gershel'" budut provodit'sya nablyudeniya drugih uglerodnyh zvezd, s tem chtoby proverit' spravedlivost' predlozhennogo mehanizma obrazovaniya vodyanogo para.
Rezul'taty opublikovany v zhurnale Nature (2010, v.467, p.64) .
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
uglerodnaya zvezda - krasnyi gigant - obolochki zvezd - CW Leonis - molekuly
Publikacii so slovami: uglerodnaya zvezda - krasnyi gigant - obolochki zvezd - CW Leonis - molekuly | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
