Странности Бетельгейзе объяснили случаем звёздного каннибализма

Красный сверхгигант Бетельгейзе, один из самых узнаваемых ориентиров на ночном небосклоне, оказался в центре внимания астрофизиков не только из-за своей яркости, но и из-за необъяснимых аномалий в его поведении. Новое компьютерное моделирование, проведенное международной группой исследователей, предлагает радикальное объяснение: звезда могла «съесть» своего меньшего компаньона. Если эта гипотеза верна, будущий взрыв сверхновой будет кардинально отличаться от стандартных сценариев, что ставит под сомнение текущие модели звездной эволюции.

Две загадки, указывающие на звездный каннибализм

В отличие от других красных гигантов, находящихся на финальной стадии жизненного цикла, Бетельгейзе демонстрирует два аномальных параметра. Первый — аномально высокая скорость вращения, которая нехарактерна для звезд такого типа. Второй — экстремальное содержание тяжелых элементов (все, что тяжелее гелия, в астрофизике считается тяжелым) в ее атмосфере, особенно азота.

Эти два фактора заставили ученых искать нетривиальные механизмы эволюции. Наиболее вероятная гипотеза — гравитационный захват и последующее поглощение меньшего партнера по двойной системе. Учитывая, что большинство звезд в Галактике рождаются в кратных системах, такой сценарий не является фантастическим, но его необходимо было подтвердить математически.

Компьютерная реконструкция «тихого» слияния

Моделирование показало, что исходная система состояла из двух звезд: красного гиганта массой около 16 солнечных (с уже выгоревшим в гелий ядром) и более компактной, но активной звезды массой около 4 солнечных. По мере эволюции большая звезда начала сбрасывать внешнюю оболочку. Это облако газа распространилось до орбиты меньшего компаньона, который начал активно аккрецировать вещество, набирая массу и замедляя свое движение.

Ключевой момент: слияние произошло не в результате катастрофического столкновения, а по «тихому» сценарию. Меньшая звезда постепенно погрузилась в атмосферу гиганта, пока не слилась с его ядром. Однако это событие привело к разрушению гелиевого ядра сверхгиганта, вызвало мощное перемешивание вещества и выброс в фотосферу большого объема тяжелых элементов. Дополнительный угловой момент от поглощенной звезды и стал причиной аномально быстрого вращения Бетельгейзе.

Согласно расчетам, именно этот процесс объясняет наблюдаемое содержание азота и других тяжелых элементов в спектре звезды. Без сценария слияния стандартные модели звездной эволюции не могут воспроизвести такую химическую аномалию.

Окончательно подтвердить теорию «звездного каннибализма» можно будет только после того, как Бетельгейзе взорвется как сверхновая. Анализ продуктов взрыва — соотношения изотопов и тяжелых элементов — покажет, был ли этот сценарий верен. Однако ждать этого события придется по разным оценкам от 30 до 100 тысяч лет, хотя некоторые астрономы не исключают, что коллапс может произойти и в ближайшие десятилетия.

Стоит напомнить, что в 2019–2020 годах Бетельгейзе пережила беспрецедентное падение блеска, которое астрономы назвали «Великим затемнением». Тогда выяснилось, что звезда сбросила облако пыли, которое временно скрыло ее свет. Это событие подогрело интерес к механизмам потери массы у красных сверхгигантов и их нестабильности перед финальным взрывом.

Если гипотеза о слиянии верна, это меняет представление о том, как именно умирают массивные звезды. Взрыв сверхновой, порожденный объектом с аномальной химией и вращением, может стать источником гравитационных волн или гамма-всплеска, что даст астрофизикам уникальный шанс проверить теории нуклеосинтеза. Кроме того, это означает, что многие красные гиганты, которые мы считаем одиночными, на самом деле могут быть результатом недавних слияний, что потребует пересмотра шкалы звездной эволюции.