При совершении покупок по ссылкам в наших статьях компания Future и ее партнеры по распространению информации могут получать комиссию.
Тройная звёздная система, в которой все звёзды затмевают друг друга с нашей точки зрения, выделяется как одна из наиболее изученных звёздных триад; по мере старения звёзды могут даже слиться.
Тройная система, известная как TIC 295741342, находится на расстоянии 3080 световых лет от Земли и была обнаружена миссией НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Она представляет собой двойную систему, состоящую из двух звезд, почти идентичных Солнцу, вокруг которых вращается третья, более крупная звезда массой 1,7 солнечных масс.
В галактике множество тройных звёздных систем, но TIC 295741342 примечательна тем, что все три звезды вращаются друг вокруг друга в одной плоскости, и эта плоскость ориентирована к нам ребром.
Телескоп TESS строит кривые блеска звезд, которые по сути представляют собой график зависимости яркости от времени. Обычно он отслеживает небольшие спады блеска, когда экзопланета движется перед своей звездой или проходит перед ней, но TESS также отлично справляется с наблюдением за звездами в двойных и тройных системах, которые также движутся друг перед другом — не просто проходят перед ней, но и затмеваются.
Кривая блеска TIC 295741342, по описанию Брайана Пауэлла, астронома из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, имеет вид «головы и плеч», особенно в перевернутом виде. Телескоп TESS обнаруживает падение блеска, когда звезды двойной системы в центре TIC 295741342 затмевают друг друга. Это падение — одно из «плеч». Затем TESS обнаруживает еще одно, более глубокое падение блеска, когда третья, самая внешняя звезда, перемещается перед двойной системой и затмевает обе ее звезды, создавая «голову». По мере того, как двойная система удаляется из-за третьей звезды, все еще затмевая друг друга, кривая блеска снова поднимается к первоначальному падению блеска — другому «плечу» — и, наконец, возвращается к полной яркости, когда ни одна звезда не находится в состоянии затмения.
Пауэлл рассказал Space.com, что «очень немногие известные тройные звездные системы настолько идеально компланарны, как TIC 295741342, особенно учитывая их большую ширину».
Фрагментация диска
Под копланарностью Пауэлл подразумевает, что все три звезды вращаются в одной плоскости, подобно тому как планеты Солнечной системы вращаются примерно в одной плоскости эклиптики. Наши планеты находятся в одной плоскости (точнее, в пределах шести градусов от нее), потому что они образовались из диска газа и пыли, окружавшего молодое Солнце. Пауэлл предполагает, что звезды TIC 295741342 также образовались из диска, но фрагментированного.
«Протозвездный диск распался на части, образовав звездных компаньонов», — сказал Пауэлл.
Не все тройные системы формируются таким образом. Во многих случаях третья звезда вращается под углом к центральной двойной системе, но в таких сценариях третья звезда была захвачена гравитацией двойной системой, когда все они еще находились в тесном пространстве своего первоначального скопления.
Однако фрагментация диска — не редкое явление. Были обнаружены сотни копланарных тройных систем, число которых значительно увеличилось благодаря открытиям, сделанным сначала космическим телескопом «Кеплер» НАСА, а теперь и TESS. Тем не менее, немногие тройные звездные системы изучены так же хорошо, как TIC 295741342.
Две похожие на Солнце звезды, составляющие её двойную составляющую, имеют период обращения всего 4,75 дня. Разделённые расстоянием около 6,61 миллиона миль (10,6 миллиона километров), их массы были определены по измерениям радиальной скорости с помощью спектрографа на 1,5-метровом рефлекторе Тиллингхаста в обсерватории Уиппла в Аризоне. Третья, внешняя звезда, совершает оборот вокруг двойной пары за 412,8 дня (1,13 года), находясь на расстоянии 157,7 миллиона миль (253,7 миллиона километров).
Эта тройная затменная звезда значительно шире многих других обнаруженных тройных затменных звезд, таких как Лямбда Тельца, которая была идентифицирована в 1956 году как первая известная тройная затменная звезда, у которой период самой внешней звезды составляет 30,5 дня. Еще ближе находится TIC 290061484, тройная затменная звезда, обнаруженная телескопом TESS в 2024 году, у которой период центральной двойной звезды составляет 1,8 дня, а период внешней звезды — всего 24,5 дня.
Опасная территория для планет.
Могут ли такие тройные системы содержать планеты? Существует зона отчуждения для планет на околозвездных орбитах вокруг двойных звезд, в которой планета не может приблизиться ближе, чем в четыре раза превышающий период двойной системы. В случае внутренней двойной системы в TIC 295741342 это привело бы к зоне нестабильности до орбитального периода в 19 дней, что все еще довольно близко к двойным звездам. Однако присутствие внешней третьей звезды, расположенной чуть дальше, чем расстояние Марса от Солнца, ограничит многие возможные планетные орбиты на большем расстоянии от двойной системы. Третья звезда могла бы иметь свои собственные планеты, но опять же, двойная система сделала бы любые планеты на больших орбитах нестабильными.
Однако в широких тройных системах возможно существование стабильных планетных орбит, хотя и с некоторыми оговорками.
«Орбита планеты должна быть очень широкой, — сказал Пауэлл. — И найти её будет сложно».
Одна из самых широких затменных тройных систем — TIC 99013269, где внешняя звезда находится на орбите с периодом обращения 604 дня на расстоянии около 230 миллионов миль (370 миллионов километров) — менее половины расстояния Юпитера от нашего Солнца.
Интересно поразмышлять о том, что бы пережили обитатели любых миров или лун, существующих вокруг внешней звезды, во время затмений. Представьте себе мир с обитаемой луной, приливно захваченной своей планетой. Большую часть времени он будет находиться в каком-либо виде дневного света, будь то от своей звезды, которая является самой внешней звездой, или от двойной звезды, расположенной немного дальше, или даже от отраженного света от планеты. Однако в определенные моменты будет выстраиваться серия затмений — внешняя звезда будет затмевать двойную звезду, а планета будет затмевать внешнюю звезду, если смотреть с луны.
Это происходило бы только в тех случаях, когда обращенное к планете полушарие Луны находилось бы в полной темноте.
Будущая сверхновая
Хотя копланарная природа TIC 295741342 говорит нам о её происхождении, то, что мы узнали о звёздах благодаря тому, что они копланарны, также говорит нам о том, как они закончат свою жизнь.
Внешняя звезда в системе TIC 295741342 начинает стареть. Она отошла от главной последовательности звезд, подобных Солнцу, сжигающих водород, и превратилась в красного гиганта. Ее диаметр уже в 10,6 раз превышает диаметр нашего Солнца, и она продолжит расширяться. В конце концов, она станет настолько большой и диффузной, что гравитация двойной звезды начнет отнимать материю у красного гиганта, что может привести ко всевозможным непредвиденным последствиям.
Его диффузные внешние слои могут образовать общую оболочку из звездного вещества, окружающую все три звезды. Это может привести к нестабильности орбиты двойной системы и потенциальному слиянию. Затем, в будущем, когда компонент двойной звезды войдет в фазу красного гиганта, спустя долгое время после того, как внешняя звезда превратится в компактный белый карлик, перенос массы может начаться снова в противоположном направлении, и вещество будет падать на поверхность белого карлика. Это вызовет взрывные вспышки на белом карлике, которые будут наблюдаться по всей галактике как извержения новых звезд.
Таким образом, кажется, что история трех звезд TIC 295741342 уже написана, благодаря тщательным наблюдениям, включающим четырехлетние исследования радиальных скоростей для расчета массы планет, наблюдениям затмений с помощью TESS и определению формы орбиты внешней звезды.
«Ценность этой системы заключается в исчерпывающих данных, — сказал Пауэлл. — Это делает систему отличным кандидатом для эволюционных исследований».
Результаты наблюдений объекта TIC 295741342 описаны в статье, размещенной в настоящее время в архиве препринтов arXiv.