Интересная азотная звезда в не очень далекой галактике

Новость на сайте обсерватории о нашей свежей статье (Открытие необычной обогащенной азотом массивной звезды в бедной тяжелыми элементами карликовой галактике). Важная для меня работа, её история тянулась очень долго, но завершилась весьма удачно. Вообще, поиск редких массивных звезд в других галактиках - давний интерес коллег из лаборатории Физики звезд на соседнем этаже, недавно писал о нашей совместной работе (Новые яркие голубые переменные (LBV) в галактике NGC 1156. Но делается это, как правило, классическими методами звездной астрономии - выделение кандидатов на изображениях по переменности, необычному цвету, или картинкам в эмиссионной линии, а далее - уточняющая спектроскопия.
Но десять лет назад мы придумали новый метод, где пекулярные объекты (остатки сверхновых, звезды с мощным ветром...) обнаруживаются благодаря тому возмущению, которые они оказывают на окружающий газ, повышая его турбулентность. Соответствующие наблюдения (3D спектроскопия высокого разрешения) проводятся как у нас на 6-м телескопе, так и на ряде других инструментов в мире.

В той статье 2012 г. мы показали, что метод работает, найдя кандидат в звезды LBV в галактике UGC 8508. Осень следующего года, во время стажировки в германском университете Бохума, работаю с наблюдениями нашего 6-м телескопа, выполненными для местной группы, я нахожу нечто интересное и похожее в NGC 4068, галактике из близкого "облака Гончих Псов". Нужен, спектр, который удается получить почти сразу после возвращения в родную обсерваторию. Но ясность это не не добавило - непонятное сочетание ярких линий излучения азота, слабых, но заметных - гелия и других элементов, при почти полном отсутствии ионизованной серы, которая обычно, где только не видна. В течение ряда лет вместе с Олегом Егоровым показывали этот спектр при встрече на конференциях ведущим спецам по массивным звездам. И все говорили в духе: "да, это - наш клиент, такое, наверное быть может, но аналогов не знаем". Действительно, в нашей-то Галактике звезды сейчас формируются из газа, где тяжелых элементов на порядок больше, чем в NGC 4068... Сняли на 6-м еще один спектр - все равно непонятно. Но вот дипломница Олега в ГАИШ МГУ -  Настя Яровова, начала подбираться к разгадке, вместе с Олей Марьевой (выпускнице нашей обсерватории, работающей сейчас в Чехии) подобрав модель звезды, вроде описывающей наблюдения (включая и свежие спектры с 2.5-м телескопа ГАИШ МГУ). И вот, уже в аспирантуре Настя работу закончила. Действительно - звезда оказалась весьма необычной.

А теперь, сам текст новости на сайте САО РАН:

С помощью 6-м телескопа САО РАН обнаружена интересная звезда в галактике NGC 4068. Массивные звезды оказывают значительное влияние на газовую среду галактик, за короткое время выбрасывая в нее огромное количество энергии в виде излучения, звездного ветра и ударных волн. Они, в первую очередь, ответственны за обогащение Вселенной тяжелыми элементами. Поэтому представления об эволюции галактик и Вселенной в целом тесно связаны с пониманием процессов, происходящих с массивными звездами. При этом их ключевые параметры (масса, скорость ветра, время жизни), а значит и воздействие на межзвездную среду, в значительной степени зависят от содержания в них тяжелых элементов.

  В ходе изучения кинематики ионизованного газа карликовой галактики NGC 4068 на 6-м телескопе САО РАН была найдена компактная туманность с относительно большими внутренними скоростями газа. Последующие спектральные исследования, выполненные как на 6-м телескопе САО РАН, так и на 2.5-м телескопе КГО ГАИШ МГУ, показали, что в центре туманности находится звезда, обогащающая окружающую туманность азотом, так что его относительное содержание [N/O] почти как у Солнца, хотя в окружающем газе самой галактики содержание тяжелых элементов составляет всего 1/10 от солнечного. На основе наблюдений были построены численные модели расширяющейся звездной атмосферы. Они показали, что речь идет о массивной звезде на короткой стадии эволюции (голубом сверхгиганте или звезде Вольфа-Райе), когда мощный звездный ветер активно воздействует на окружающую среду. Полная болометрическая светимость звезды – (1.5-1.7)·10⁶ солнечной, предполагаемая масса – около 80 солнечных масс. Радиус окружающей расширяющейся туманности – менее 15 пк, а ее кинематический возраст – менее 500 000 лет.


Рис.1. Наблюдения галактики NGC 4068 с прибором SCORPIO-2 на 6-м телескопе САО РАН.
Слева – изображение галактики в линии Н-альфа, на врезке показаны окрестности уникальной массивной звезды по данным телескопа им. Хаббла, сама звезда – в центре белого кружка.
Справа – спектр звезды и окружающей туманности, красным показан лучший вариант модельного описание этого спектра.

Опубликовано:
Yarovova A.D., Egorov O.V., Moiseev A.V., Maryeva O.V., “Unveiling the nitrogen-rich massive star in the metal-poor galaxy NGC 4068”, 2022, MNRAS, 518, 2256

Работа выполнена в рамках гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № 075-15-2022-262 (13.МНПМУ.21.0003)