Приближаясь к концу своего существования, звезда средних размеров отбрасывает внешние оболочки, быстро теряя более половины собственной массы. Но как ей это удается?

Пыль вокруг красного гиганта: взгляд художника
Частицы пыли, формирующиеся в атмосфере остывающей звезды, разгоняются за счет поглощения и отражения ее фотонов. Врезаясь в молекулы окружающего звезду газа, они ускоряют их и стимулируют их столкновения друг с другом, запуская исходящий поток звездного ветра

Свет на эту загадку должно пролить недавнее исследование, в ходе которого обнаружилось, что мелкие частицы «пыли», находящиеся во внешних оболочках звезд, приближающихся к моменту гибели, достигают достаточно крупных размеров. Благодаря этому им удается эффективно задерживать излучение звезд и стимулировать потерю вещества звездой.

Таким образом эти ничтожные по сравнению со Вселенной частицы проделывают важнейшую работу: вместе с ними космос заполняется тяжелыми элементами, синтезированными в недрах звезд из водорода и гелия. Из них рождаются планеты и новые звезды, в которых термоядерный синтез продолжается новым циклом, и так постепенно в мире появились все элементы Периодической таблицы.

«Мы решили понять, как происходит процесс, в результате которого звезда теряет львиную долю своей массы, — говорит один из авторов новой работы французский астрофизик Сильвестр Лакур (Sylvestre Lacour), — И мы постарались пронаблюдать происходящее как можно ближе к поверхности звезды, чтобы увидеть тот «двигатель», который выталкивает материю прочь». Объектом исследования служили звезды средних размеров, вошедшие в одну из последних фаз своей эволюции и превратившиеся в красных гигантов. Такая судьба ждет в будущем и Солнце: около 10 тыс. лет звезда словно распухает, ярко излучает — и непрерывно теряет массу, так что по прошествии этого времени на месте ее остается, фактически, оголенное ядро.

Предполагается, что именно интенсивное излучение — мощный поток фотонов — подталкивает «пылевые» частицы материи подальше от звезды, стимулируя потерю массы. Однако эта гипотеза всегда вызывала достаточные сомнения. С одной стороны, при достаточно сильном поглощении фотонов частицы должны разрушаться еще в пределах атмосферы звезды. С другой, они могут быть слишком малы и почти прозрачны, неспособны поглотить достаточно энергии фотонов.

Разрешить эти противоречия и решили исследователи, используя телескоп VLT расположенной в Чили европейской обсерватории ESO. Ученые направили инструмент на газопылевые оболочки трех красных гигантов: R Льва, R Золотой Рыбы и W Гидры. Обнаружилось, что их окружают облака пыли весьма компактных размеров, лишь вдвое больше размеров самой звезды.

Но главное — «Частиц пыли обнаружилось намного больше, чем мы ожидали», — говорит Лакур. Размеры частиц также оказались больше, нежели полагали: средний радиус составил около 300 нм. Эта величина близка к длине волны исходящего от звезды излучения, так что в итоге фотоны рассеиваются на них, тем самым создавая стимул для движения частиц прочь от звезды. Тем самым они благополучно покидают звезду, в которой были рождены, и вовлекаются в новый цикл вселенского круговорота.

Работа, впрочем, разрешая одну загадку, ставит и другую. «Мы не знаем механизм появления этих частиц, — поясняет Лакур, — Никто не ожидал, что они окажутся настолько крупными, и никто не знает, как они могли образоваться в атмосфере звезды. Это — следующая проблема, требующая решения».

По пресс-релизу University of Sydney, сообщениям ScienceNOW и Space.Com