Астрономи знайшли нове пояснення затемнень червоних надгігантів.

Восени 2019 року одна з найяскравіших зірок у сузір'ї Оріона — Бетельгейзе — значно потьмяніла. Затемнення тривало до першої половини 2020 року, а астрономи висунули дві гіпотези, що пояснюють зниження яскравості зірки на 35 відсотків: охолодження частини поверхні надгіганта та викинуте внаслідок втрати маси хмара пилу.

Зокрема, у дослідженні, опублікованому в журналі Nature, основна увага була зосереджена на сценарії пилової хмари, яка утворилася близько до поверхні. В іншій статті, навпаки, говориться, що для тимчасового зниження яскравості Бетельгейзе було достатньо «холодного» (але не обов'язково пилового) газу. Словом, вчені досі розглядають варіанти затемнень, властиві подібним зіркам, оскільки останні нестабільні, оскільки перебувають на заключному етапі свого життєвого циклу.

Нещодавно команда астрономів на чолі з Берндом Фрайтагом (Bernd Freytag) з Уппсальського університету (Швеція) представила результати глобального 3D-моделювання, що підтверджують роль холодного молекулярного газу та процесу конвекції у формуванні тимчасових затемнень. Текст наукової роботи представлений у журналі Astronomy & Astrophysics.

Розглянувши кілька сценаріїв, включаючи охолодження поверхні зірок за рахунок втрати теплової енергії та рясного випромінювання, формування бурхливих «пухирців» внаслідок конвекції та утворення «димки» молекулярного газу, дослідники дійшли висновку, що у зірок AGB типу режим «пульсації» частіше породжує «кокони» газу та пилу, які закривають майже всю фотосферу зірки. Такі затемнення виникають періодично і з боку виглядають ефектно.

У більш масивних надгігантів (таких, як Бетельгейзе) коливання яскравості не такі регулярні, через що затемнення мають більш епізодичний характер, однак можуть бути дуже помітними при певному поєднанні конвекції та пульсацій.

Примітно, що в усіх випадках газ може швидко охолоджуватися, приводячи до утворення великої кількості молекул (TiO, H₂O та інших), які суттєво збільшують непрозорість газу (здатність поглинати світло). Ось чому на зоряному диску ці «хмари» виглядають як темні плями.

Таким чином астрономи зробили висновок, що в верхніх шарах атмосфери червоних надгігантів може накопичуватися достатньо холодний газ, який блокує світло з глибини фотосфери та формує темні області. Подальші спостереження в поєднанні з комп'ютерним моделюванням допоможуть вченим більше дізнатися про природу тимчасових затемнень і здатність таких зірок «ховати» частину світлового шару.