11 марта 1437 года группа королевских астрономов в обсерватории в Сеуле, Корея, наблюдала, как яркая белая вспышка освещала ночное небо. Один из пяти наблюдателей сделал тщательное примечание о том, что они увидели: «Приглашенную звезду начали замечать между второй и третьей звездами Вея (Скорпиона)… Это продолжалось в течение 14 дней».
Связанный контент
- Как затмение помогло заложить фундамент современной астрономии
- Большая часть лития во Вселенной вырабатывается во взрывающихся звездах
Хотя они не знали этого тогда, мерцающая «приглашенная звезда» произошла от события, более сильного, чем предполагает его название: взрыв новой звезды. Теперь, используя корейские записи, а также стеклянные фотопластинки из Гарвардского университета, современные астрофизики заново открыли звезду и впервые реконструировали жизненный цикл двойной звездной системы.
«Настоящая новинка в этом исследовании заключается в том, что у нас есть бесспорные и необычайно точные часы», - говорят древние корейцы, - говорит Майкл Шара, ведущий автор исследования и астрофизик в Американском музее естественной истории. «В астрономии вы почти никогда не измеряете ничего с точностью, превышающей 20 или 30 процентов. Здесь мы знаем, что происходит с днем ».
Исследование, опубликованное в среду в журнале Nature, рассматривает эволюцию двойной системы, небесного спаривания, в котором две звезды находятся достаточно близко, так что их гравитация заставляет их вращаться вокруг друг друга. Около 70 процентов звезд попадают в эту категорию, и их отношения совсем не мирные. Большая из двух звезд - белый карлик, сверхплотная звезда с массой, не превышающей 8 раз размера нашего Солнца. (На самом деле наше Солнце, вероятно, станет белым карликом через 5 миллиардов лет.)
«Если бы вы стояли на белом карлике, вы бы упали на нефтяное пятно», - говорит Джош Гриндли, соавтор исследования и главный исследователь проекта «Цифровой доступ к Sky Century @ Harvard» (DASCH).
Долгосрочный компаньон белого карлика, напротив, является меньшим, горящим водородом красным карликом. Белый карлик безжалостно уничтожает своего партнера, откачивая вещество и накапливая его в кольце вокруг своей атмосферы. Этот ореол сверхгорячей материи называется «аккреционным диском». Время от времени количество вещества, льющегося от меньшей звезды к ее голодному партнеру, будет увеличиваться настолько, что белый карлик станет ярче, как внезапно включаемый фонарик. Это известно как «катастрофическая переменная».
Однако то, что корейские астрономы наблюдали почти 600 лет назад, было еще более впечатляющим. Они стали свидетелями того, что называется новой, когда материя, накапливающаяся в атмосфере белого карлика, достигает критической массы и вызывает цепочку ядерных реакций, которая становится в 1 миллион раз ярче Солнца. В отличие от сверхновой звезда, проходящая новую, не взрывается полностью; только его атмосфера делает. Белый карлик в конечном итоге возвращается в состояние «гибернации», потягивая вещество у своего партнера. В этом состоянии единственным оставшимся следом его сильного извержения является облако выброшенной материи, известное как оболочка.
«Новинки часто называют третьим по величине взрывом во вселенной - во-первых, это Большой взрыв, а во-вторых, сверхновые и гамма-всплески», - говорит Джереми Дрейк, старший астрофизик в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики.
До сих пор исследователи не были уверены, встречались ли новые и катаклизмические переменные в одной и той же системе или некоторые системы производили новые, в то время как другие оставались переменными катаклизма. «Тот факт, что мы можем проследить это конкретное нова-событие по корейским наблюдениям и увидеть, что эта звезда в настоящее время подвергается нормальному поведению катаклизма, является недостающим фрагментом головоломки, которая говорит нам, что нова и катаклизмы - это та же самая система, подвергающаяся циклическому воздействию. эпизоды, ”говорит Дрейк.
Для Шары откровение еще более радует. В течение 30 лет он искал физическое доказательство своей гипотезы о том, что бинарные системы существуют в состоянии эволюции, например, «бабочки и гусеницы». Посмотрев в несколько ином месте, чем он ожидал, он наконец-то обнаружил - или, скорее, вновь открыл для себя - этот белый карлик, сидящий в своей новой оболочке. А благодаря стеклянным пластинкам от DASCH, которые использовались гарвардскими астрономами и «компьютерами» для фотографирования небес в течение 100 лет, Шара могла видеть ту же самую звезду, проходящую вспышки карликовой новы (эти моменты мерцающей яркости) в 1934, 1935 и 1942.
За это впечатляющее открытие мы в долгу перед королевскими наблюдателями, назначенными корейским королем Седжоном, который правил с 1418 по 1450 год и создал «одну из лучших астрономических обсерваторий в мире», пишет Джозеф Нидхэм в Зале Небесные летописи: корейские астрономические инструменты и часы . В дополнение к строительству нескольких обсерваторий и астрономических инструментов (включая революционные водяные часы с самоударением), королевские астрономы также достаточно точно наблюдали за луной, солнцем и пятью планетами, чтобы предсказывать их будущие движения в течение 1442 года.
Книга, в которой записаны эти наблюдения и предсказания, « Чилиджонсан» («Расчеты семи светил»), является «доказательством корейской астрономии на ее высочайшем уровне в современном мире», пишет историк Пак Сон-Рей в « Науке и технике в истории Кореи: экскурсии». Инновации и проблемы . Это не первый случай, когда современные астрономы извлекают выгоду из тщательных расчетов ранних наблюдателей за звездами. Древние народы, отслеживающие солнечные и лунные затмения в Азии и на Ближнем Востоке, заложили основу для будущих научных достижений, сообщает Maya Wei-Haas для Smithsonian.com .
Но хотя мы и решили один большой вопрос о жизненном цикле новых звезд, Шара считает, что есть еще что-то, что нужно осветить. «Переходит ли какая-либо из этих систем в самые глубокие фазы гибернации, когда скорость массопереноса становится в тысячи раз меньше или может даже упасть до нуля? Есть ли время, когда звезды не взаимодействуют? Это неизвестно », - говорит он. Все, что мы знаем на данный момент, - это то, что цикл - нова, гибернация, переменная катаклизма - повторяется тысячи раз в течение долгого срока службы бинарной системы.
В конце этого жизненного цикла звезда-каннибал водорода в конце концов теряет свой звездный статус. «Он становится коричневым карликом, затем планетой, затем скалистым ядром планеты, а затем, вероятно, разорван на пояс астероидов», - говорит Шара.
В то время как Шара планирует продолжать наблюдать за небом для большего количества свидетельств того, что будет дальше для бинарных систем, он подозревает, что все больше его коллег могут копаться в прошлом, чтобы преследовать новые. С одной стороны, Дрейк, похоже, хочет взяться за перчатку. «Я не знаю, сколько их прячется, но я уверен, что в архивах есть еще примеры, которые можно использовать», - говорит Дрейк, который не был связан с исследованием. Он добавляет, что, хотя экзопланеты могут привлечь львиную долю внимания общественности, новые и катаклизмические переменные действительно находятся там, где веселье.
«Звездная эволюция и физика взаимодействия звезд и динамика взрыва - это действительно интересные системы для исследования», - говорит он.
