Астрономы впервые поймали звёздный ветер от трёх солнцеподобных звёзд
По данным рентгеновского телескопа XMM-Newton впервые удалось обнаружить «оболочки» из звёздного ветра — гелиосферы у трёх звёзд, похожих на Солнце. До этого такие оболочки удавалось наблюдать в других диапазонах волн только у звёзд-красных гигантов. По интенсивности некоторых спектральных линий рентгеновского излучения удалось оценить скорости выброса вещества из этих звёзд, которые оказались в десятки раз превышающих интенсивность солнечного ветра от Солнца.
Астросфера — это аналог гелиосферы, окружающей Солнечную систему. Это пузырь из горячей плазмы, который звёздный ветер выносит от звезды в межзвёздное пространство, заполненное газом и пылью. Изучение звёздного ветра у звёзд низкой массы, похожих на Солнце, позволяет понять звёздную и планетарную эволюцию, и в конечном счёте разобраться с историей и будущим нашей собственной Солнечной системы. Звёздный ветер может стимулировать множество процессов, в частности, приводящих к испарению в космическое пространство атмосфер планет. Скорость испарения атмосферы у планет вроде Земли невысока, но этот процесс действует на геологических промежутках времени. Потери накапливаются и в конечном итоге определяют, эволюционирует ли планета в обитаемый мир, как Земля, или окажется безжизненным небесным телом почти без атмосферы (Марс).
Несмотря на важное значение для эволюции и звёзд, и планет звёздный ветер в системах за пределами Солнечной системы обнаружить трудно. Астросферы наблюдают, но только возле звёзд-гигантов, как правило, холодных звёзд на последних стадиях эволюции. Как видно на снимках, астросферы возле звёзд — далеко не сферы, но имеют самые разные формы. Точно так же форма гелиосферы возле Солнца достаточно сложна и нерегулярна, и определяется взаимодействием солнечного ветра с ближайшим межзвёздным окружением. У астрономов имеется множество изображений астросфер от других звёзд, обычно их исследуют в радиодиапазоне при помощи земных радиотелескопов. Но в солнцеподобных звёздах эту оболочку в радиодиапазоне сложно различить на фоне собственного излучения звезды. В основном потоки звёздного ветра состоят из электронов и протонов, но в некотором количестве в них содержатся и более тяжёлые ионы с высоким зарядом, например, ионы кислорода и углерода. Именно такие ионы, захватывая электроны от нейтральных атомов в межзвёздном пространстве возле звезды, испускают излучение в рентгеновском спектре.
Астрономы впервые зафиксировали рентгеновское излучение от астросфер трёх солнцеподобных звёзд, находящихся на Главной последовательности. Таким образом при помощи наблюдений в рентгеновском диапазоне удалось зарегистрировать звёздный ветер небольших звёзд напрямую, а также установить ограничения на скорости потери массы такими системами. Результаты основываются на наблюдениях рентгеновской космической обсерватории XMM-Newton. В рентгеновском спектре излучения от звёзд обнаружили спектральные линии кислорода. По их интенсивности определили количество такого ионизированного кислорода в астросфере звезды. Зная примерную долю таких тяжёлых ионов в звёздном ветре, можно оценить и скорость выноса вещества из звезды (очевидно, состав ветра определяется химическим составом звезды и для солнцеподобных звёзд сопоставим с тем, что наблюдается в солнечном ветре). Статья о звёздном ветре солнцеподобных звёзд в апреле 2024 года вышла в Nature Astronomy.
Астросферу удалось обнаружить у трёх звёзд. Их каталожные обозначения — 70 Змееносца, ε Эридана и 61 Лебедя. Оценки скорости потери массы этими звёздными системами — соответственно в 66, 15,6 и 9,6 раз больше, чем потери Солнца. То есть интенсивность их звёздного ветра в десятки раз превосходит солнечную. Объяснить это можно повышенной магнитной активностью этих звёзд.
В будущем прямое наблюдение звёздного ветра в рентгеновском диапазоне станет более доступным в том числе благодаря новым инструментам высокого разрешения, таким, как спектрометр X-XFU европейской миссии Athena.
