Древняя встреча Солнца с горячими звездами оставила след в Солнечной системе

Фото из открытых источников

Загадочный электрический заряд в облаках межзвёздного газа можно объяснить прохождением двух горячих, ярких звёзд вблизи Солнца. «Близко» в данном случае — довольно условный термин даже по астрономическим меркам, учитывая, что эти звёзды никогда не находились в пределах нескольких сотен ближайших звёздных соседей. Тем не менее, если новое исследование верно, они всё же оставили след в окрестностях нашей Солнечной системы. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Пространство между звёздами не совсем пустое, оно заполнено рассеянным газом и пылью. Некоторые относительно концентрированные участки в нашем секторе галактики известны как «локальные межзвёздные облака» и имеют ширину около 30 световых лет. За ними находится область, известная как «локальный горячий пузырь», где космическая пустота ещё ближе к истинному вакууму. Считается, что она образовалась в результате серии взрывов сверхновых, достаточно мощных, чтобы вытолкнуть большую часть газа из этой области.

Пытаясь объяснить эту смешанную географию галактик, профессор Майкл Шулл и соавторы пришли к выводу, что основная заслуга, или вина, принадлежит двум звездам, известным как Эпсилон и Бета Большого Пса. Несмотря на названия, это вторая и четвёртая по яркости звёзды в созвездии, где доминирует Сириус, образуя небесные собачьи лапы. Для австралопитека, покинувшего леса и впервые увидевшего сплошное небо, эти две звезды были бы самыми яркими объектами в безлунные ночи.

«Если вспомнить 4,4 миллиона лет назад, то эти две звезды были где-то в четыре-шесть раз ярче современного Сириуса и, без сомнения, являлись самыми яркими звездами на небе», — сказал Шулл. 

И это несмотря на то, что каждая из них находилась примерно в четыре раза дальше Сириуса при их максимальном сближении, настолько массивна и ярка эта пара.

Сегодня Эпсилон Большого Пса находится на расстоянии 400 световых лет от Земли, а Бета Большого Пса — в 500 световых годах. Тем не менее, мы имеем довольно хорошее представление об их движении в галактике и в нашей Солнечной системе. 4–5 миллионов лет назад их пути пересекались, и расстояние между ними составляло всего 30–35 световых лет. 

Это может показаться просто историческим курьёзом, заставляющим нас желать, чтобы эволюция протекала немного быстрее, но Шалл и соавторы считают, что это объясняет давнюю загадку местных межзвёздных облаков: их ионизацию. Часть газа в межзвёздных облаках обычно лишается электронов, но 20% водорода и 40% гелия в местных облаках ионизированы, что значительно превышает типичные показатели.

Именно этот вопрос об ионизации Шулл и его коллеги решили решить, выделив шесть источников излучения, достаточно мощных, чтобы внести заметный вклад. Один из них – наследие сверхновых, создавших окружающий горячий пузырь. Название у него не случайно. Когда большая часть газа была выброшена, взрывы нагрели оставшийся материал, и излучение ионов металлов в этом газе продолжает ионизировать окружающее вещество, в том числе в местных облаках.

Однако команда пришла к выводу, что прохождение Эпсилон и Беты Большого Пса через этот регион было, по крайней мере, столь же важным фактором. Будучи звёздами B-класса , эта пара примерно в четыре раза горячее Солнца и в десятки тысяч раз ярче. Более горячие звёзды испускают больше излучения на более коротких длинах волн, включая рентгеновское излучение и высокочастотный ультрафиолет, которые способны ионизировать газ.

При расчёте миграций этих звёзд возникло неожиданное препятствие: обе они слишком яркие, чтобы космический телескоп Gaia мог корректно измерить их движение. Однако предшественник Gaia, Hipparcos, оказался в данном случае более полезен, позволив команде реконструировать их движение.

Ещё более удивительным источником ионизации являются три звезды, слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом, несмотря на то, что теперь они находятся в два-три раза ближе, чем пара B-типа. Эти три — белые карлики, чрезвычайно горячие с тех пор, как они были звёздами главной последовательности , но теперь размером всего с каменистую планету. Эти и некоторые другие белые карлики в наших окрестностях были предложены в качестве источников ионизирующего излучения, ответственного за местные межзвёздные облака. Однако авторы приходят к выводу, что даже в совокупности они всё ещё оказывали меньшее влияние, чем Эпсилон или Бета Большого Пса.

Газовые облака вблизи галактической плоскости, вероятно, все сталкивались с высокоэнергетическим излучением на протяжении миллиардов лет, но ионизация носит временный характер. В конечном итоге атомы захватывают другие электроны, нейтрализуя свой заряд. Однако в бескрайних просторах космоса этот процесс медленный, поэтому облака сохраняют значительную часть ионизации, возникшей менее пяти миллионов лет назад.

Обладая массами, примерно в 13 солнечных, два гиганта Большого Пса уверенно превышают порог в восемь солнечных масс, при котором звезды завершают свою жизнь как сверхновые. При самом близком сближении каждый из них мог представлять угрозу для Земли, но сейчас они находятся на безопасном расстоянии. К тому времени, как они взорвутся через несколько миллионов лет, это расстояние будет ещё больше. Вместо этого их пролёт обеспечил Земле некоторую защиту, поскольку ионизация означает, что местные облака поглощают больше космического излучения, чем обычно.

Когда они это сделают, наши потомки смогут мельком увидеть нечто ещё более яркое, чем то, что видели наши предки. «Взорвавшаяся так близко сверхновая осветит всё небо», — сказал Шулл. «Она будет очень, очень яркой, но достаточно далекой, чтобы не представлять смертельной опасности».