Используя данные, полученные тремя телескопами – Чандра, Сузаку и XMM-Newton – астрономы зафиксировали редкое явление, сопровождающее процесс формирования молодой звезды. Исследование, построенное на этих наблюдениях, указывает на мощные магнитные поля, притягивающие к звезде газ, в результате чего он на поверхности звезды нагревается до миллионов градусов. Рентгеновское излучение, возникающее при этом, предает звезды, выдавая не только сам этот процесс, но и ее быстрое вращение.

Впервые молодая звезда V1647 Ориона в январе 2004 года, когда она находилась на пике излучения рентгеновских лучей. Выброс энергии был настолько велик, что он осветил коническое скопление пыли, которое получило наименование туманности МакНилла. И звезда, и туманность находятся на расстоянии около 1300 световых лет от нас в созвездии Ориона.

Астрономы быстро разобрались, что V1647 Ориона – протозвезда, ребенок среди светил, пока еще частично скрытый облаком материала, из которого она родилась. «Основываясь на инфракрасным наблюдениях, мы заключили, что возраст этой протозвезды не превышает миллиона лет, а может, и того меньше», – говорит Кеньи Хамагучи, астрофизик Центра космических полетов имени Годдарда, первый автор исследования.

Протозвезды отличаются от полноценных звезд тем, что они еще не выработали способность полноценного синтеза энергии в процессе превращения водорода в гелий в их ядрах. Для V1647 Ориона эта стадия начнется через несколько миллионов лет. До тех пор, пока все не встанет на свои места, звезда светится за счет газа, продолжающего падать на нее из аккреционного диска – места рождения звезды.

Масса V1647 Ориона составляет около 80% солнечной, но из-за низкой плотности размер звезды примерно в пять раз превышает размер нашего светила. Температура поверхности звезды в основном составляет около 3500 градусов, втрое холоднее, чем на Солнце. Однако во время всплеска излучения в 2003 году яркость звезды возросла в 100 раз, а температура областей, испускавших рентгеновские лучи, выросла до 50 миллионов градусов. Следующий всплеск активности начался в 2008 году и продолжает по сей день.

Вариации яркости звезды во время периодов активного излучения, наблюдаемые в оптическом и инфракрасном диапазоне, объясняются колебаниями в основном источнике энергии звезды – падающей на нее материи. С ними же связаны и всплески в рентгеновском диапазоне.

«V1647 Ориона впервые доказывает, что активность протозвезды в излучении в рентгеновском диапазоне связана со скоростью аккреции материи», – говорит соавтор исследования Николай Гросс, астроном Национального французского центра научных исследований (CNRS). Эта связь наблюдалась для нескольких других молодых звезд, но не столь явно.

Для детального исследования процесса излучения и идентификации областей на звезде, из которых оно исходит, были заново рассмотрены данные, собранные тремя орбитальными телескопами. В номере Астрофизического журнала за 20 июля представлен основной результат – хорошее совпадение одиннадцати различных спектральных кривых, что позволило выделить одинаковые циклы в вариациях излучения. Как оказалось, период колебаний яркости в рентгеновском диапазоне составил одни сутки. Это делает V1647 Ориона одной из первых молодых звезд, для которых по колебаниям яркости была определена скорость вращения.

«Учитывая, что размеры V1647 Ориона превышают солнечные в пять раз, такая скорость вращения подтверждает, что мы наблюдаем молодую протозвезду, пытающуюся консолидироваться», – говорит соавтор исследования Джоэл Кастнер, профессор Рочестерского университета. Циклы появления и исчезновения горячих областей соответствуют вращению звезды. Лучше всего с наблюдениями сходится модель, по которой на звезде находятся два таких региона на противоположных сторонах, и один из них заметно ярче. Размеры обеих областей значительны – примерно с Солнце, но одна из них, расположенная ближе к южному полюсу, в пять раз ярче другой.

Обе области являются результатом притока материи на поверхность планеты, вызванного ее магнитным полем. Для того, чтобы нагреть поверхность до наблюдаемых температур, материя должна ударяться в поверхность на скорости в 2000 километров в секунду. В результате области притяжения становятся в 13000 раз более горячими, чем остальная поверхность. Как звезда, так и ее аккреционный диск обладают собственными магнитными полями. Из-за того, что звезда вращается быстрее диска, эти поля деформируются при их взаимодействии, запасая энергию, как сжатая пружина. Когда запас энергии достигает определенного предела, магнитное поле одного из объектов переворачивается, чтобы достичь состояния меньшей энергии. Запас же, высвобождаемый при этом, передается частицам аккреционного диска в виде кинетической энергии. Аналогичный процесс наблюдается на Солнце. Но несмотря на сходство, есть и разница, в первую очередь в характерных временах явления – на Солнце это считанные минуты, тогда как на V1647 Ориона – годы.

Например, даже самая мощная зафиксированная вспышка на Солнце – выброс класса X28 4 ноября 2003 года – в тысячи раз тусклее, чем постоянное излучение рентгеновского диапазона, наблюдаемое сейчас для V1647 Ориона. Полностью процесс падения материала на звезду пока еще не выяснен. В частности, хотя с магнитным полем все понятно, трудно сказать, почему аккреционный диск расположен так близко к звезде, что заставляет его внешние слои спускаться ниже, постоянно пополняя запас материи вблизи светила.