пульсации красных гигантов

Маяк, который мигает не каждую секунду, а раз в несколько минут или даже часов. Именно так ведут себя долгопериодические радиотранзиенты — космические источники, открытые совсем недавно. Их сигналы слишком медленные для обычных пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звёзд), но слишком мощные, чтобы их можно было списать на случайные помехи.

Красный гигант в шаровом скоплении — это звезда на поздней стадии эволюции, своего рода «звезда на пенсии». Она исчерпала водород в ядре и теперь поддерживает горение в тонком слое вокруг гелиевого ядра.

Бетельгейзе — красный сверхгигант, знакомая многим по плечу Ориона, — продолжает удивлять астрономов. После загадочного Великого Потускнения 2019–2020 годов, когда звезда резко сбросила яркость, она не просто восстановилась, но и изменила свои «привычки».

На Солнце то и дело раздаются удары — магнитное пересоединение в плазме высвобождает энергию, заставляя корону вспыхивать. После каждого такого удара в плазменных петлях ещё долго гуляют магнитогидродинамические волны — как затихающий звон колокола.

Ночь на Ла-Пальме. 4,2-метровый телескоп Уильяма Гершеля нацелен на Венеру. В фокусе — экспериментальный поляриметр ExPo, созданный ловить призрачный свет экзопланет.

Более века астрономы ломали голову над капризным поведением звёзд типа RR Лиры: их блеск периодически нарастал и спадал с непредсказуемой амплитудой, словно маяк с испорченным механизмом. Эффект Блажко, открытый в 1907 году, дразнил учёных десятилетиями. Лишь космический телескоп Kepler с его ювелирной точностью сумел подобрать ключ к этой загадке.

Маятник качается сам по себе, но иногда вдруг начинает раскачиваться так сильно, что чуть не срывается с крепления. Примерно так ведёт себя белый карлик GD 1212 — звезда размером с Землю, но с массой почти как у Солнца. Обычно она пульсирует с периодом около 1100 секунд, словно дышит: её яркость ритмично меняется из-за волн, бегущих в недрах.

Если ударить по колоколу, он загудит на одной высоте. А если внутрь поместить второй язык, и они будут звенеть, не задевая друг друга, — звук станет сложнее. Примерно так устроена и нейтронная звезда из новой работы. Это не просто раскалённый шар: внутри могут течь две несмешивающиеся жидкости — например, сверхтекучие нейтроны и обычная плазма.

Звезда весом в сто тысяч солнц живёт ярко и недолго. Финал её — стремительное сжатие в чёрную дыру. Но перед самым концом она успевает окутаться плотным газовым коконом. Именно такие коконы телескоп Джеймса Уэбба различает вокруг загадочных объектов — «маленьких красных точек».

Восемь красных гигантов — раздувшихся старых звёзд вроде будущего нашего Солнца — ведут себя не по нотам. Их поверхность мерно колеблется, как колокол, но в этом звоне слышны сбои: часть тонов пропадает, а ритм ломается. Учёные заподозрили, что внутри прячется невидимая рука — магнитное поле, и попытались вычислить его силу.

Некоторые красные гиганты — огромные старые звёзды — меняют яркость очень медленно: один цикл может длиться больше года. Астрономы давно не могли понять, почему. Одна идея: рядом крутится невидимый спутник, который периодически заслоняет часть света. Другая: звезда сама пульсирует, как сердце, но очень неторопливо — её внешние слои то сжимаются, то расширяются.

Красный гигант — это звезда, которая раздулась, остыла снаружи и стала в сотни раз больше Солнца. Внутри она не спокойна: слои газа колеблются, как гигантский колокол, и от этого её яркость слегка меняется. Астрономы улавливают эти колебания, чтобы понять, что происходит в недрах. Обычно смотрят на два числа: как часто звезда «дышит» в целом и на какой ноте звучит громче всего.

Ночное небо кажется неподвижным, но многие звёзды дрожат, как барабан после удара. Спутник TESS семь лет подряд смотрел на одни и те же участки неба и уловил эту дрожь у 19 151 красного гиганта — старых раздувшихся звёзд. Раньше таких «звучащих» гигантов было известно куда меньше, а теперь список вырос сразу на 80%.

Стандартная космологическая модель описывает рождение Вселенной как взрыв из сингулярности — точки с бесконечной плотностью и кривизной пространства-времени.

Маяк почти всё время молчит, но иногда выдаёт вспышку такой силы, что её видно за сотни тысяч километров. Именно так ведёт себя магнетар XTE J1810-197 — сверхплотная звезда с чудовищным магнитным полем. С сентября 2022 по июль 2023 года радиотелескопы Аргентинского института радиоастрономии ловили его сигналы.

В 2019 году детекторы гравитационных волн поймали сигнал от слияния далёких объектов. Один из них был чёрной дырой в 23 массы Солнца. Второй весил всего 2,5 солнечных массы — и это странно. Обычно нейтронные звёзды не бывают тяжелее двух масс Солнца: при большей массе они сжимаются в чёрную дыру.

Кухонный таймер тикает раз в секунду. Нейтронная звезда SRGA J144459.2-604207 тикает 448 раз в секунду — это её собственное вращение, и оно слышно в рентгеновских вспышках. В 2024 году звезда проснулась и начала выбрасывать термоядерные взрывы на поверхности, как бурлящая кастрюля с кипящей водой.

Задолго до появления звёзд Вселенная была заполнена холодным водородом. Этот газ умеет «петь» — испускать радиоволны длиной 21 сантиметр. Когда зажглись первые звёзды и галактики, их ультрафиолетовый свет стал отрывать электроны от атомов водорода, превращая нейтральный газ в ионизированный.

Звезда вроде Солнца гудит, как колокол: внутри неё звуковые волны заставляют поверхность едва заметно дрожать. По этой дрожи астрономы, словно врачи по пульсу, судят о температуре, плотности и возрасте звезды. Но телескоп «Кеплер» заметил странность: у многих звёзд, которые крутятся быстро и покрыты пятнами, дрожи не слышно. Будто у них пропал голос.

Красный гигант в созвездии Лебедя раздулся так, что его внешние слои перетекают на маленького, но тяжёлого соседа — белого карлика. Газ закручивается вокруг карлика, как вода вокруг слива в ванне, и падает на него. Но у CH Лебедя этот поток не спокойный: каждые 682.5 секунды рентгеновское излучение вспыхивает и гаснет. Это как маяк, который вращается и посылает луч.

Нейтронная звезда 1E 161348-5055 в остатке сверхновой RCW 103 пульсирует с периодом 6,67 часа. Это очень медленно для такого компактного объекта, и астрономы долго не могли понять, что происходит. Они предположили, что звезда не идеальный шар, а слегка сплюснута, и её ось вращения медленно покачивается, как у запущенного волчка.

Двенадцать лет астрономы на радиотелескопе ЛПА в Пущино прислушивались к одному и тому же участку неба — направлению на галактику 3C 33. За это время они поймали всего шесть коротких радиосигналов, каждый длиной от одной до четырёх минут.

Пульсар — это мёртвая звезда, которая крутится с бешеной скоростью и шлёт радиоимпульсы, как маяк. Обычно такие импульсы идут строго по расписанию, но иногда среди них попадаются настоящие монстры — гигантские импульсы, которые в тысячи раз ярче обычных. Астрономы 174 часа слушали пульсар PSR J1227-4853 с помощью гигантского радиотелескопа в Индии.

Свет квазара PS J2305+3714 летит к нам больше одиннадцати миллиардов лет. По дороге он проходит рядом с массивной галактикой, которая своей гравитацией искривляет его путь, как тяжёлый шар прогибает натянутую простыню. В телескоп мы видим не один квазар, а два его изображения — два огонька, которые на самом деле один и тот же далёкий объект.