Что видят астрофизики, любуясь звездами?

По книге научного сотрудника Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН)  Э.А. Витриченко  «Трапеция Ориона».

Эта статья может служить продолжением статьи  «КАК зажигаются звезды?», опубликованной на этом же сайте.

Трапеция Ориона – четыре звездочки на фоне туманности. Что смог о них узнать Э.А. Витриченко?

 Даже перечень полученных результатов впечатляет.

Для звезд Трапеции определено множество параметров: расстояние от Солнца, светимость, масса, радиус, температура, химический состав, скорость осевого вращения и другие.

У каждой из этих звезд обнаружены более холодные спутники, излучающие в максимуме не в видимом, а в инфракрасном интервале спектра. Для них тоже определены масса, светимость, температура и другие характеристики.

Определены температура и размеры газопылевых облаков, окружающих многие звезды.

Для каждой системы звезда - спутники определены расстояния компонентов от центра масс, скорости орбитального движения, периоды и степень изменения яркости основной зведы, расположение плоскости орбиты относительно направления к наблюдателю и многие другие характеристики.

Оценен возраст и эволюционный статус всех наблюдаемых объектов. Четыре самых ярких звезды – молодые белоголубые гиганты, в которых совсем недавно включились термоядерные реакции.  Им всего по (2 – 3) * 10 ^ 5 лет.

Спутники имеют гораздо меньшую массу, развиваются медленнее и оказываются еще более молодыми. До включения термоядерных реакций они разогреваются за счет гравитационного сжатия.

 Особый интерес представляют газопылевые образования, находящиеся на разных стадиях эволюции.

Каждая из четырех кратных систем имеет свои интересные особенности. На рис. 1 представлена схема Трапеции.

Вокруг звезды А, температура которой достигает 29 700 К (Солнца – 6000 К), вращаются два спутника. Один из них находится на стадии гравитационного сжатия и окружен пылевой оболочкой радиусом 30 радиусов Солнца с температурой всего 1600К.

  Второй спутник -  еще более молодой.  Он излучает только в длинноволновой инфракрасной области. Его светимость в этой области спектра в 150 раз больше светимости Солнца! Это молодая протозвезда, эволюционно она находится до  стадии Хаяши. Этот спутник расположен на расстоянии 90 астрономических единиц от этой пары звезд и вращается вокруг нее с периодом 3000 лет.

  Вокруг звезды В вращается желтый спутник. Он окружен пылевой оболочкой радиусом в 48 радиусов Солнца и температурой 1100 К. Оболочка нагревается  спутником, поглощает 30% энергии излучения этой звезды и переизлучает ее в инфракрасном диапазоне.

Яркость голубого гиганта периодически изменяется. На рис.2 представлен график изменения его яркости со временем вблизи одного из минимумов. Видно, что на звезду что-то надвигается (яркость падает). Горизонтальная прямая в минимуме свидетельствует о том, что затмевающий объект, двигаясь по орбите вокруг гпавной звезды, длительное время ее закрывает  (то есть он достаточно протяженный), затем сходит со звезды (яркость голубого гиганта растет и достигает первоначального уровня). Затмевающий объект – не желтый спутник: его радиус так мал, что минимум яркости сразу же сменился  бы ее ростом. Оказывается, затмение производит пылевая оболочка, ее радиус в 17 раз больше радиуса спутника. Это явление подтверждается спектральными исследованиями.

У звезды В методом спекл-интерферометрии обнаружены еще 4 спутника, но их природа пока не исследована.

Светимость  звезды С в 93 000 раз превосходит светимость Солнца, причина -  в очень высокой температуре: 37 200 К. Это самая молодая звезда Трапеции. Рядом находится спутник -  звезда в стадии гравитационного сжатия с температурой всего 4000 К.

 Особенно интересен второй спутник. Он моложе протозвезд, совсем недавно начал сжиматься. Он гораздо больше всей нашей Солнечной системы, а температура – всего 190К, то есть минус 83 градуса по Цельсию! Такие объекты называются коконами.

   У звезды D обнаружен один красный спутник размером с Солнце и пылевое облако с температурой всего 7 градусов Цельсия, но пока неясно, окружает ли оно только спутник, или всю двойную систему.

На основании чего были сделаны эти выводы?  Благодаря современным возможностям был получен обширный наблюдательный материал в широком интервале длин волн от ультрафиолета до дальнего инфракрасного, произведена его обработка и интерпретация, оценены пределы ошибок определений всех параметров. В книге подробно описаны методы всех этапов исследования. Многие параметры  определялись несколькими методами, сопоставлялись с результатами исследований других авторов. Исключалось влияние окружающей туманности и поглощение излучения в межзвездной среде.  Использовались данные Страсбургского и Венского центров хранения информации, получаемой как из наземных, так и от космических обсерваторий. В книге «Трапеция Ориона» даются рекомендации по дальнейшим исследованиям. Возможно, они уже проводятся. Очень интересно было бы узнать.

Описанные результаты исследований опираются на 25 статей в академических изданиях, написанных автором рассматриваемой книги, в том числе и в соавторстве с коллегами, и еще на 136 российских и иностранных публикаций, приведенныех в списке литературы.

    Эту монографию предваряет цитата из книги Г. Клейна «Астрономические вечера», которую, очевидно, Э.А. Витриченко прочел в юности, и залюбовался звездами на всю жизнь:

    Недаром в глубоком небесном своде встречаются взоры людей, недаром во все времена порывы чувства и пытливая мысль человеческая обращала взоры туда, в небесное пространство: здесь искали они… величественное спокойствие, чуждое дневной сутолоки, - этого искали и ищут там, вверху, многие благородные души.