Молодым свойственен каннибализм

С помощью компьютерных программ удалось смоделировать механизмы вспышек, объясняющие увеличение блеска переменных типа FU Ориона. Эта работа представлена профессором Шантану Басу (Shantanu Basu) и доктором Эдуардом Воробьевым из канадского Университета Западного Онтарио (University of Western Ontario - UWO) на 207-й встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society - AAS) в Вашингтоне (округ Колумбия). Данный результат представляет собой особый интерес, поскольку демонстрирует новые физические процессы, благодаря которым молодые звезды накапливают свою массу, а протопланеты то формируются, то снова разрушаются.

Устойчивое свечение нашего собственного Солнца на протяжении миллиардов лет способствовало рождению жизни на нашей планете. Однако молодым звездам свойственны чудовищные "выкрутасы". Нестационарные звезды, находящиеся на ранней стадии звездной эволюции, получили наименование "фуоры" по первому обнаруженному представителю этого типа - FU Ориона (FU Ori, 1500 световых лет от нас) в созвездии Ориона. Блеск этой звезды на протяжении 120 суток (в 1936-1937 годах) возрос от 16 до 10^m (звездных величин), т.е. в 250 раз. В Солнечной системе подобная вспышка неизбежно выжгла бы всю Землю и превратила бы Плутон в "тропический рай". Все это можно сравнить только со вспышкой новой или сверхновой, однако FU Ориона, во-первых, находилась в области звездообразования и поэтому должна была быть не старой, а напротив, чрезвычайно молодой звездой, а во-вторых, ее яркость практически не менялась затем на протяжении многих десятков лет (за 40 лет зафиксировано ослабление всего лишь на 1,5^m), тогда как оболочка сверхновой при расширении быстро остывает и яркость ее падает. В наиболее изученном фуоре - звезде V 1057 Cyg - после максимума светимости наблюдалась сложная структура линий водорода и кальция, свидетельствовавшая о сбросе неоднородной оболочки.

Шантану Басу и Эдуард Воробьев показали, что протопланетные эмбрионы (иначе говоря, планетезимали), формирующиеся в пределах протопланетного газового диска, окружающего такое молодое светило, на самом деле то и дело поглощаются своей родительской звездой. И подобно тому, как ярко вспыхивает огонь в печи, когда туда подбрасывают новые поленья, все эти эпизоды "переработки" эмбрионов приводят к вбросу добавочной энергии, которая и заставляет молодую звезду на какое-то время светить ярче в сотни и тысячи раз. В ходе каждой такой вспышки, которая длится приблизительно сотню лет, звезда каждые десять дней потребляет материю, по массе эквивалентную массе Земли. После окончания соответствующего эпизода может потребоваться еще несколько тысяч лет прежде, чем произойдет другой подобный случай.

Эдуард Воробьев называет эти процессы "каннибализмом в астрономическом масштабе", он считает, что протопланетные эмбрионы можно сравнить с проглоченным потомством родительской звезды, исчезающим прежде, чем появится шанс на формирование гигантских планет вроде Юпитера (можно вспомнить историю бога Кроноса из греческой мифологии, последовательно заглатывавшего всех своих новорожденных детей).

Протопланетные эмбрионы формируются в пределах своего рода спиральных рукавов, образовавшихся за счет гравитационных неустойчивостей в диске (так называемые "волны плотности"). Эти неустойчивости возникают из-за непрекращающегося "дождя" из материи, исходящей из окружающей газовой туманности (такие системы именуются проплидами). К несчастью для "эмбрионов", гравитационное взаимодействие со спиральными рукавами приводит к тому, что они направляются прямиком в центральную "топку". Процесс повторяется до тех пор, пока материи хватает для того, чтобы поддерживать эти "дожди" из окружающей газовой туманности (соответствующую мультипликацию можно загрузить по адресу www.astro.uwo.ca/~basu/aas207).

И только последняя (выжившая) генерация "эмбрионов" в конце концов формирует либо планетную систему, либо коричневых карликов, либо звезду-компаньона - в зависимости от сохраненной массы.

На нижней иллюстрации:

Изображение газового диска, окружающего молодую звезду. Звезда представлена центральным ярким кругом. Темный фон содержит материю, которая выпадает на диск, но не видна из-за своей низкой плотности. Обратите внимание на характерные спиральные рукава и плотные яркие группы в их составе. Последние представляют собой протопланетные эмбрионы, которые поглощаются звездой. Стрелки указывают на размещение некоторых из таких эмбрионов. Иллюстрация с сайта www.astro.uwo.ca/~basu/

Источники:

Hungry Young Stars: A New Explanation for the FU Ori Outbursts - Department of Physics and Astronomy - University of Western Ontario - Press Release

Materials presented at a Press Conference at the 207th AAS Meeting

Ссылки:

Variable Star: FUor - англоязычный ресурс по фуорам

Что же такое протозвезды? - "Астронет"

Фуоры - "Физика космоса"