Астрономы из США, руководимые Сэмом Рагландом, с помощью инфракрасно-оптического комплекса из трех мощнейших телескопов Arizona’s Infrared-Optical Telescope Array (IOTA) исследовали звезды от 0,75 до 3 масс нашего Солнца, приближающиеся к концу своего развития. Полученные данные интересны, поскольку примерно через 4 млрд. лет такая же участь ожидает звезду Солнечной системы.
Тайна такого явления, напоминающего известные пятна на Солнце, пока не раскрыта
Эти небесные объекты превратились в красных гигантов несколько миллиардов лет тому назад за счет гелия, который в результате преобразования водорода накапливался в их недрах продолжительный период. К концу своей жизни эти светила состоят из плотного углеродно-кислородного ядра и окружающей его оболочки, где водород превращается в гелий, а гелий в свою очередь – в углерод и кислород.
При изменениях гравитационного баланса внутри этих звезд водород и гелий чередуются как вид ядерного топлива, вызывая изменения яркости звезды. Звезды, светимость которых регулярно изменяется с периодом от 80 до 1000 дней, называют мира-переменными. В течение этого заключительного периода происходит сброс внешних оболочек планеты и гигант превращается в постепенно остывающего белого карлика, окруженного расширяющейся газовой туманностью.
Американские ученые изучали в общей сложности 35 переменных типа миры, 18 полурегулярных переменных и три нерегулярных переменных – все эти звезды расположены на Млечном пути на расстоянии примерно 1,3 тыс. световых лет от нашей планеты. В итоге выяснилось, что 12 из переменных Миры имеют асимметричную яркость, в то время как только у трех из полурегулярных и у одной из нерегулярных звезд были обнаружены такие же неоднородности.
Тайна такого явления, напоминающего известные пятна на Солнце, пока не раскрыта. Моделирование, осуществленное соавтором исследования профессором Ли Анной Вильсон, показало, что крупная планета, такая как Юпитер, могла бы оставить след в звездном ветре, приводящий к наблюдаемой асимметрии. Даже планета земного типа, более близкая к ядру звезды, могла бы оставить заметный след при достаточной силе звездного ветра, хотя в этом случае она была бы сравнительно быстро втянута внутрь. Затем звезда попросту поглотила бы ее.
Однако большие количества веществ вроде углерода и кислорода при выделении могли создать сложные взрывные волны и уплотнения газа, который неравномерно поглощает излучение, создавая видимые неоднородности. В любом случае полученные данные свидетельствуют о том, что предположение об однородном и изотропном излучении звезд данного класса является ошибочным. Очевидно, что для точного описания этих процессов в будущем потребуется построение точных трехмерных моделей с использованием мощнейших вычислительных сил, для того чтобы учесть все возможные факторы.
В диапазоне, близком к инфракрасному, при длине волны 1,65 микрона осуществлять интерферометрию намного сложнее, поскольку исследуемые волны почти в миллион раз короче радиоволн. В этих условиях решающим фактором становится не совсем обычный показатель – вибрация, которая даже в небольших пропорциях может привести к недопустимой погрешности измерений.
Для решения данной проблемы астрономы использовали новую технологию, разработанную во Франции. Свет от трех телескопов IOTA объединялся при помощи специального монолитного чипа шириной около 1 см, названного «интегральным оптическим объединителем лучей» (IONIC).