Умирающая звезда, наслаждающаяся последними мгновениями своей жизни…
Алый шар раскаленной добела плазмы, чьи протуберанцы в агонии пронзают холодный вакуум…
В его глубинах борются две могущественные силы.
Теперь они заставляют звезду расширяться в десятки раз по сравнению с ее размерами, затем заставляют ее снова сжиматься только для того, чтобы вспыхнуть с новой энергией. Одно из этих превращений будет последним, но никто не может предсказать точный случай с какой-либо уверенностью.
Этим эпическим зрелищем мог бы насладиться космический путешественник, приближающийся к CW Leonis –
пульсирующему красному гиганту, который уже тысячи лет бьется в предсмертной агонии.
Первый в космическом пространстве. На расстоянии 650 световых лет от Земли находится IRC +10216, величественная звезда, также известная как CW Leonis.
Его радиус на пике пульсации может достигать 560 радиусов Солнца, что примерно в 2,6 раза больше расстояния от Земли до Солнца.
Если CW Leonis гипотетически поместить в середину нашей системы, то все планеты вплоть до Марса
окажутся под ее поверхностью, которая даже коснется внутренней границы пояса астероидов.
Кстати, масса звезды не так уж велика, примерно от 1,5 до 4 масс Солнца.
Температура ее поверхности составляет всего 2300 К, или около 2000°С, но из-за своих впечатляющих размеров
звезда излучает в среднем в 8500 раз больше энергии, чем наше Солнце.
Как и любой другой красный гигант, CW Leonis находится на завершающей стадии своей жизни.
Его возраст точно не определен, но оценивается в несколько миллиардов лет.
Предполагается, что в первые дни своего существования CW Leonis была бело-голубой звездой с массой, в 3-5 раз превышающей массу Солнца.
Однако к 1 миллиарду лет назад большая часть водорода небесного тела выгорела и превратилась в гелий.
Медленно оседая в центре звезды, гелий вытеснил весь оставшийся водород
и образовал раскаленное ядро, которое не участвовало ни в каких термоядерных реакциях.
Этот процесс, характерный для всех звезд, масса которых близка к массе Солнца,
является отправной точкой для превращения звезды в красного гиганта.
Внутреннее давление звезды заставляет ее расширяться до огромных размеров,
что делает внешние слои более разреженными и нестабильными. Диаметр космического объекта увеличивается в десятки раз, а его цвет постепенно приобретает кроваво-красный оттенок.
В недрах звезды все еще происходит термоядерная реакция,
которая приводит к повышению давления и температуры звездной плазмы.
В определенный момент это запускает цепную реакцию ядерного синтеза, в ходе которой ядра гелия превращаются в углерод.
Это так называемая гелиевая вспышка.
Это сложный многоуровневый физический процесс, который кардинально преобразует внутреннюю структуру звезды.
Поскольку его сердцевина невероятно нагревается, его внешние слои, наоборот, остывают и темнеют. В настоящее время в CW Leonis содержится большое количество углерода, но его массы недостаточно для перехода на следующий уровень нуклеосинтеза.
В результате термоядерное горение внутри объекта становится нестабильным.
Когда она начинает угасать из-за нехватки топлива и температуры,
звездное вещество постепенно остывает и сжимается под действием гравитации.
Это снова нагревает внутренности звезды, и реакция разгорается с новой силой.
Получив новую порцию тепловой энергии, звездное вещество снова расширяется, и горение затухает.
Предполагается, что этот циклический процесс лежит в основе случайных изменений светимости звезды. CW Leonis имеет 649-дневный цикл пульсации и с максимальной светимостью в 11 300 раз ярче Солнца.
Между тем, при самой низкой светимости объект излучает в 6250 раз больше энергии, чем Солнце.
В момент сжатия верхние слои звездного вещества частично отделяются от звезды.
Это образует углеродно-кислородную газовую туманность, которой окутана звезда.
По некоторым оценкам, CW Leonis ежегодно теряет 4 *10^22 тонны материала из-за этого процесса,
что примерно в 7 раз превышает массу Земли.
Наблюдения показывают, что возраст околозвездной туманности не менее 69 000 лет, а ее масса примерно в 1,5 раза больше массы Солнца. Что касается его размера, то он достигает 84 000 астрономических единиц.
Туманность имеет сложную структуру с выпуклостями и газовыми карманами, а также полудугами и неправильными кольцами.
Предполагается, что эти образования появились из-за магнитной активности и звездного ветра, генерируемого находящейся поблизости нестабильной звездой.
Химический состав облака, которым окутан CW Leonis, представляет большой интерес для исследователей.
Данные спектрального анализа показывают, что в нем содержится около 70 различных химических соединений,
например, углекислый газ, вода и аммиак, и это лишь некоторые из них.
Существует также довольно много элементов из верхней части периодической таблицы Менделеева, вплоть до железа. У CW Leonis, возможно, и были планеты в прошлом, но они, по-видимому, были поглощены на ранней стадии расширения.
В любом случае, годы наблюдений не выявили отчетливых следов их существования в прошлом.
То, что было зарегистрировано, было едва заметными изменениями на орбите звезды еще в 1994 году, а совсем недавно,
в 2017 году, были обнаружены таинственные сдвиги вещества в облаке газа и пыли, окутывающем звезду.
Какой-нибудь маленький красный карлик, вращающийся вокруг гиганта, вполне мог бы объяснить эти явления,
хотя попытки обнаружить его излучение до сих пор были безуспешными.
Это может быть связано с находящейся поблизости туманностью, которая рассеивает и отражает поток энергии от источников света, расположенных поблизости.
Это явление маскирует любые объекты в непосредственной близости и не позволяет их точно распознать.
Предполагается, что масса гипотетического звездного компаньона CW Leonis определенно меньше массы Солнца
, и ему потребуется примерно 100 лет, чтобы завершить полный оборот вокруг Солнца. Еще одной выдающейся особенностью является сравнительно высокое содержание воды в окрестностях и оболочке звезды.
Сначала предполагалось, что звезда будет таять и поглощать ледяные кометы по мере своего расширения.
Однако наблюдения, проведенные в 2009 году, показали, что температура некоторых спектральных линий достигает 1000 К,
что возможно только при условии, что водяной пар действительно образуется в верхних слоях гиганта.
Этот факт не вписывался в принятую в то время модель строения красных гигантов,
согласно которой весь кислород в звездном веществе, необходимый для синтеза воды, должен быть полностью израсходован для получения монооксида углерода.
Для объяснения наблюдаемых явлений была выдвинута новая гипотеза,
которая гласила, что молекулы оксидов кремния и углерода разрушаются мощным ультрафиолетовым излучением.
После этого выделившийся кислород вступает в реакцию с водородом и образует обжигающе-горячий водяной пар.
Слабость этой гипотезы заключается в неспособности объяснить источник ультрафиолетового излучения.
Этот парадокс может быть объяснен еще одним предположением: поскольку звезда нестабильна,
на ее поверхности иногда возникают большие разрывы и области с низкой плотностью, где ультрафиолетовое излучение блокируется не так эффективно.
Общая масса водяного пара в атмосфере и внешних слоях звезды оценивается в несколько квинтиллионов тонн.
Какой бы огромной ни казалась эта цифра, на самом деле вода составляет всего около миллиардной части общей массы звезды.
Согласно сегодняшним представлениям о звездной эволюции, будучи красным гигантом, CW Leonis сейчас переживает свои осенние годы.
Он израсходует свое звездное топливо в течение следующих 10 000-30000 лет,
после чего сбросит свои внешние слои после мощного взрыва.
Он превратится в невероятно горячий и плотный космический объект – белого карлика.
Его масса будет примерно на 80% больше массы Солнца, а его температура достигнет нескольких миллионов градусов
в первые секунды после трансформации.
Однако без источника энергии ему суждено медленно и безвозвратно.
