Массивные светила с начальными массами от 8 до 30 масс Солнца называют красными сверхгигантами. Эти объекты находятся на последнем этапе жизни перед коллапсом ядра и вспышкой сверхновой типа II. По звездным меркам они довольно холодные — с температурой около 2700-3700℃. Их радиусы могут превышать тысячу солнечных, а потеря вещества происходит за счет мощных звездных ветров. Правда, судьба самых ярких представителей этого класса до сих пор остается неясной.
Астрономы давно обсуждают так называемую «проблему красных сверхгигантов»: среди предшественников наблюдаемых сверхновых не хватает самых массивных и светимых объектов. Возможно, часть из них до взрыва эволюционирует обратно в более горячие состояния — например, в желтые гипергиганты, теряя звездную оболочку.
Долгие годы WOH G64 считался одним из самых необычных и экстремальных красных сверхгигантов в галактике-спутнике Млечного Пути — Большом Магеллановом Облаке. Радиус этого титана оценивали примерно в 1500 радиусов Солнца, а светимость была практически на пределе (когда объекты становятся неустойчивыми). Потеря массы светила составляла более одной десятитысячной массы Солнца в год — чрезвычайно высокий показатель для столь массивных объектов.
Будучи окруженной плотным облаком газа и пыли, звезда частично скрыта и выглядит сильно покрасневшей. В 1990-е годы ее яркость менялась почти регулярно — примерно каждые 850 дней. Ученые связывали это либо с пульсациями светила, либо с облаком плотной пыли, которое периодически закрывало его от наблюдений.
Чтобы понять, в чем дело, астрономы проанализировали данные наблюдений, собранных почти за 30 лет с помощью наземных обзоров и космических телескопов, включая Gaia и NEOWISE, а затем сопоставили спектры, полученные при помощи крупных телескопов VLT и Magellan в 2007, 2016 и 2021 годах.
Выяснилось, что переломный момент наступил между 2013 и 2014 годами: звезда неожиданно «посинела» (стала горячее): ее блеск в видимом диапазоне резко вырос, но почти не изменился в красном свете. Расчеты показали, что объяснить эти перемены только изменениями количества пыли нельзя — температура поверхности действительно увеличилась более чем на 1000 градусов Кельвина.
Спектральный анализ подтвердил масштаб перемен. В 2007 году у WOH G64 наблюдались характерные признаки холодной звезды — глубокие полосы молекул оксида титана. После 2014 года они исчезли, а их место заняли яркие линии излучения водорода, гелия и других элементов, которые обычно наблюдаются у более горячих светил с плотной окружающей средой. При этом данные в инфракрасном диапазоне показали, что объект теперь напоминает желтый гипергигант с температурой порядка 4500 градусов Цельсия. Радиус при этом уменьшился почти вдвое.
Столь необычное сочетание признаков заставило ученых предположить, что перед ними не одна звезда, а двойная система — возможно, желтый гипергигант взаимодействует с горячим спутником. Если это действительно так, то сближение светил могло привести к выбросу части внешней оболочки всего за несколько лет, из-за чего поверхность и «потеплела».
Еще один возможный сценарий гласит, что звезда могла завершить очень длительное извержение, которое продолжалось десятилетиями и скрывало ее настоящую температуру под плотным потоком вещества. Результаты новой научной работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Впрочем, какой бы вариант ни оказался верным, WOH G64 дарит астрономам редкую возможность наблюдать эволюцию массивной звезды почти в реальном времени. В будущем она может вспыхнуть сверхновой, а плотная и неравномерная оболочка вокруг нее — заметно изменить класс вспышки.
Возможен и другой исход — коллапс в черную дыру или слияние со спутником. Открытие может помочь закрыть проблему красных сверхгигантов и уточнить модели эволюции массивных светил перед вспышкой.