Эта удивительная звезда-вулкан

Некогда на южном небе существовало огромное созвездие — Корабль Арго . И все звезды в нем были пронумерованы по своей яркости буквами греческого алфавита — от альфы (α) — до омеги (ω). Как в любом из созвездий. Сейчас нет смысла искать его на звездных картах: в 1752 году член французской и российской академий наук Никола Луи де Лакайль (Abbé Nicolas-Louis De la Caille; 1713–1762), работавший на мысе Доброй Надежды , решил, что одно большое созвездие — это перебор, а Арго — это анахронизм. Он разделил его на три — Киль, Корма и Паруса и добавил новое созвездие — Компас. Так и получилось, что в созвездии Киля есть α и β (α Киля к тому же — ярчайшая звезда всего Южного полушария — Канопус), но нет, к примеру, γ. Была в этом созвездии и эта звезда. А точнее — звезда η на расстоянии 7500–8000 световых лет от Земли. Или Eta Carinae — на латыни . До сих пор в некоторых интернет-СМИ можно прочесть про «эту Карину», которая может погубить все живое. Но обо всем по порядку…

Загадочная вспышка

Так вот, если бы знал тот, кто ранжировал звезды по яркости… За поведением η Киля астрономы следят уже 400 лет. Примерно 220 лет она вела себя более или менее спокойно — меняя свой блеск в пределах двух величин — от 2-й до 4-й. То есть изменяя свою яркость «всего» в шесть раз. Однако с 1820 года яркость начала быстро расти. Дав два локальных максимума в 1827 и 1833 годах, в апреле 1843 года звезда «выдала» яркость в минус первую звездную величину, став самой яркой звездой южного неба и второй по яркости на небе после Сириуса . Если считать от четвертой звездной величины, яркость ее увеличилась ровно в 100 раз (просто по определению этого самого понятия — пять звездных величин равны как раз стократной разности по яркости). Эту вспышку заметили не только астрономы. Как недавно стало известно, η Киля попала даже в творчество буронгов — племени австралийских аборигенов — под именем вороны Колловгуллоурик.

Первое, что можно подумать, — вспыхнула сверхновая . Однако ничего подобного не произошло. Сверхновые «горят» очень недолго, и после вспышки на их месте остается либо нейтронная звезда, либо черная дыра. Эта же звезда, простите за каламбур, сияла несколько лет. После этого блеск звезды начал падать, и к 1870 году ее блеск стабилизировался на уровне в 50–100 раз менее ярком, чем было до вспышки, 7–8^m . Между 1887 и 1895 годами случилась еще одна вспышка, но гораздо меньшая — блеск резко подскочил на одну звездную величину и снова опустился до 8^m . С 1940 года блеск звезды снова начал расти. Сейчас она снова видна невооруженным глазом жителям южного полушария как маленькая звездочка 4–5^m .

Интереснее всего, что η Киля и сейчас обладает бешеной светимостью. Для того, чтобы показать, какой именно, придется сделать одно небольшое отступление. Понятно, что очень яркая звезда может быть такой потому, что она очень яркая сама по себе, или потому, что она находится близко к нам. Взять наше Солнце — заурядный желтый карлик , а как светит! Поэтому астрономы придумали понятие абсолютной звездной величины. Берем любую звезду, помещаем ее на расстояние десять парсек от Земли (1 пс = 3,26 световых года) — и смотрим, как ее видно. К примеру, наше Солнце, которое имеет абсолютную звездную величину –26,7 ^m , с такого расстояния вообще было бы едва видно — между четвертой и пятой звездной величиной. Так вот, у нашей героини абсолютная звездная величина… барабанная дробь… –12 ^m . То есть на расстоянии в 32,6 световых года η Киля светила бы нам точно так же, как полная Луна.

Почему же сейчас звезда такая слабая? Дело в том, что вспышка привела к образованию причудливой туманности Гомункулус, которую стало видно в телескопы с 1900 года. Она закрывает от нас звезду, и большая часть излучения η Киля поглощается туманностью и потом переизлучается в инфракрасном диапазоне.

Остатки Большого взрыва

Снимок этой туманности, сделанный телескопом Hubble , считается одним из шедевров астрофотографии. Пыль, разлетающаяся в полярных направлениях со скоростью 650 км/с, успела расшириться до двух третей светового года. Ее масса — около 0,04 массы Солнца. На самом деле — это очень и очень много, примерно в тысячу раз больше массы всех планет Солнечной системы. Если принять стандартную величину соотношения пыли и газа в межзвездном пространстве, то получается, что за Великое извержение звезда разом сбросила с себя сразу несколько масс Солнца (по большей части в виде газа). Оценки астрономов разные, кто-то говорит о двух-четырех массах Солнца, а кто-то — и о десяти.

Сколько же на самом деле весит эта причудливая звезда, если она может себе позволить сбросить с себя десяток Солнц и остаться одной из самых ярких звезд? Опять же, по оценкам переизлучения в инфракрасном диапазоне, «весит» наша героиня не меньше ста, а то и ста пятидесяти масс Солнца. Это одна из самых тяжелых звезд в нашей Галактике. Кроме того, сейчас астрономы склоняются к тому, чтобы признать, что η Киля — двойная звезда и кроме странного нестабильного компаньона в системе присутствует и «обычный» гигант с массой около тридцати солнечных.

Сравнительно недавно удалось открыть еще один тип остатков Великого извержения. Оказалось, что из звезды сквозь туманность Гомункулус выходят некие струны , или нити , на конце которых находятся снаряды . Астрономы именуют их стрингами, не переводя с английского, и на молодежных конференциях можно даже услышать, что у Eta Carinae (с латыни тоже не переводят) из-под юбки вылетают стринги. Студентам нравится.

Собственно, струны — это остывающее вещество, сорванное с плотных газовых шаров, которые были просто по баллистическим траекториям выброшены при Великом извержении. Скорости этих шаров чудовищны — 1 % от скорости света, 3000 км/с. Что это? Зародыши планет-гигантов? В таком случае мы можем наблюдать рождение межзвездных планет.

Но и это еще не все о нашей звезде. В 1997 году было установлено, что звезда испускает ультрафиолет в очень узком диапазоне частот, а это уже очень похоже на излучение лазера. Вообще, и инфракрасные лазеры и микроволновые мазеры — очень редкое астрофизическое явление, а открытый в созвездии Киля естественный ультрафиолетовый лазер — первый в своем роде.

Что такое LBV?

Так что же представляет собой наша η Киля? Астрономы относят ее к очень редкому классу наиболее массивных звезд — яркие голубые переменные, или LBV (luminous blue variable). Сказать, что такие звезды редкие — означает не сказать вообще ничего. До недавнего времени мы знали твердо только три такие звезды в нашей Галактике — η Киля, Р Лебедя и AG Киля. Сейчас их известно не более десятка в нашей Галактике и примерно столько же — в соседних.

Даже в той галактике, в которой их искать удобнее всего, — в M33, которую мы видим «плашмя», а не с ребра, как многие спиральные галактики, или под углом, как туманность Андромеды , их до недавнего времени было известно только пять, открытых знаменитым Хабблом (тогда еще человеком , а не телескопом). Честь находки еще двух — за российскими астрономами Сергеем Фабрикой, Ольгой Шолуховой и Азаматом Валеевым из Специальной астрономической обсерватории РАН. Последняя новость — это открытие звезды LBV сотрудником Государственного астрономического института им. Штернберга Василием Гварамадзе. Он нашел звезду MN 112 в инфракрасных обзорах телескопа Spitzer среди звезд с круговыми туманностями. Дальнейшие наблюдения Сергея Фабрики и Ольги Шолуховой на телескопе БТА в САО РАН показали — перед нами новая LBV в нашей Галактике. MN112 — полный спектральный двойник P Лебедя.

Почему же они такие редкие? Во-первых, это очень и очень массивные звезды, которых самих по себе очень мало — ведь живут они недолго, всего несколько миллионов лет, после чего вспыхивают сверхновыми. А во-вторых, по современным представлениям, LBV — это только одна из стадий жизни таких гигантов. И длится она всего несколько десятков тысяч лет. Неудивительно, что на миллиарды звезд нашей Галактики LBV — единицы.

Что же главное в свойствах LBV? Первое — это интенсивный звездный ветер — очень активное истечение вещества с их поверхности даже в «спокойном» состоянии. Расчеты показывают, что в сутки со «спокойной» η Киля убегает около одной земной массы вещества. Второе — это переходы из более спокойного режима, когда звезда тусклее и горячее, в эруптивный (от латинского слова eruptio — извержение, этим прилагательным чаще пользуются вулканологи и геологи) — когда звезда ярче и холоднее, а потеря вещества резко усиливается.

Что последует за фазой LBV? Здесь мнения расходятся. Принято считать, что после окончания стадии LBV звезда выжигает весь свой водород и становится так называемой звездой Вольфа-Райе, которая меньше в размерах, с большим содержанием гелия и звездный ветер на которой быстрее. Ну, а после стадии Вольфа-Райе — вспышка сверхновой и черная дыра в финале. Впрочем, есть мнение, что некоторые звезды Вольфа-Райе — это «спящие» и замаскировавшиеся LBV. Могут становиться сверхновыми и сами LBV — достоверно известна одна LBV в другой галактике, которая вспыхнула в качестве сверхновой.

Возникает вопрос — если станет сверхновой (или уже стала — мы же не знаем, свет идет 7500 лет) наша η Киля, не погубит ли ее вспышка нашу планету? Скорее всего, нет — отвечают астрономы. Дело в том, что основные выбросы самого жесткого гамма-излучения во время вспышек сверхновых должны идти в направлении полюсов бывшей звезды. А направление полюсов Eta Carinae нам известно — именно в их направлении распространяется туманность Гомункулус. Мимо нас, к счастью. Тем более, что не каждая сверхновая дает гамма-всплески. А вспышки «обычных» сверхновых на расстоянии более 100 парсек (325 световых лет) нам не опасны.