Двойные звезды – частое явление в Млечном пути. Но особенно характерны они для огромных светил. Практически три четверти таких звезд не ходят поодиночке. Что еще интереснее, большинство таких двойных звезд испытывают разрушающие их взаимодействия. Это в первую очередь обмен материалом между звездами или даже их постепенное слияние в одно светило. Международная группа астрономов использовала Очень большой телескоп для изучения звезд спектрального класса O, имеющих огромные температуру, массу и яркость. Это – крайний спектральный класс, равно как и у Солнца, но – на разных концах классификации. Температура поверхности таких звезд не менее 30000 градусов Цельсия, а цвет их – бледно-голубой. Массы таких звезд превышают солнечную не менее чем в 15 раз. Такие гиганты светят ярко, но живут недолго, и их взрывы являются очень важной частью эволюции галактик.

«Эти звезды – настоящие монстры, –  говорит Хью Сана, сотрудник Амстердамского университета, первый автор исследования. – Их массы в 15 и более раз превосходят солнечную, и они могут оказаться в миллион раз ярче. Ч такой температурой они сияют ярким бело-голубым светом, а температура их поверхности больше 30 000 градусов Цельсия».

С помощью Очень Большого Телескопа астрономы изучили выборку из 71 звезды класса O, причем как одиночек, так и предпочитающих приятную компанию одноклассников, в шести близких к нам молодых скоплениях нашей галактики.

Проанализировав излучение этих звезд, астрономы установили, что три четверти входят в состав двойных систем. Обычно звезды двойных систем расположены слишком близко друг к другу, чтобы можно было различить их на снимках. Поэтому для отделения одной звезды от другой использовались методы спектрального анализа. При этом применялся прибор  UVES (Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph), спектрограф ультрафиолетового и оптического диапазона, установленный на телескопе. В спектре получаемого света обычно легко выделить несколько полос поглощения, обусловленных химическими элементами, содержащимися в звезде. Когда изучаются отдельные звезды, эти линии поглощения находятся на определенных длинах волн, а вот в двойных звездах линии немного смещаются из-за движения и различного химического состава звезды системы. Степень взаимного смещения линий и их динамика в зависимости от времени позволяют астрономам определить динамику самих звезд и свойства их орбит. Самая главная информация в свете обсуждаемого исследования – расстояние между звездами и сам факт наличия двойной системы.

Их долю впервые удалось определить точно, и она превысила ожидания. Аналогично, больше ожидаемого оказалось и количество близких двойных систем, в которых звезды находятся настолько близко друг к другу, что они активно и взаимодействуют, обмениваясь материалом или сливаясь. Этот факт имеет важнейшее значение для понимания эволюции галактик.

Звезды спектрального класса O очень редки – они составляют менее одного процента от общего числа звезд во Вселенной, но их огромные размеры приводят к активной жизни этих звезд. Бурные явления, связанные с ними, оказывают огромное воздействие рядом с ними. Звездный ветер и ударные волны, распространяющиеся от этих звезд, могут как инициировать, так и остановить звездообразование, излучение этих звезд заставляет светиться яркие туманности, а когда эти звезды превращаются в сверхновые, они обогащают галактики тяжелыми элементами, что принципиально важно для возникновения новых звезд, планет и, в конце концов, жизни. К тому же, эти звезды связаны с гамма-вспышками, которые принадлежат к самым высокоэнергетическим явлениям во Вселенной.

«Эволюция звезды во многом определяется тем, находится ли рядом с ней другая звезда, – говорит Сельма де Минк, сотрудница Исследовательского института космического телескопа, соавтор работы. – Если две звезды очень близки, они могут в конце концов слиться. Но даже если этого и не происходит, одна из них часто отрывает вещество с поверхности другой».

Слияние звезд, которыми по оценке участников группы заканчивается жизнь примерно 20–30% звезд спектрального класс O – явления весьма бурные. Даже сравнительно спокойный сценарий такого процесса, на долю которого приходится еще почти половина от общего числа O-звезд, оказывает существенное воздействие на эволюцию этих светил.

До последнего времени считалось, что тесные двойные системы звезд-гигантов – исключение, а не правило. Более того, предположение о существовании таких пар возникло исключительно для объяснения редких и экзотических явлений, таких как двойные пульсары и двойные черные дыры. Новое исследование показывает, что для правильного понимания Вселенной от этого упрощенного представления надо отказаться: на деле, двойные гиганты во Вселенной – обычное дело, а жизнь звезды в такой системе коренным образом отличается от жизни одиночной звезды. К примеру, меньшая звезда двойной системы может перетягивать на себя часть материи более крупного собрата, воруя у него водород – топливо термоядерного синтеза. В результате срок жизни такой звезды увеличивается, а вот ее спутника – сокращается. Звезда от этого тяжелеет и становится голубой, то же происходит и с ее спутником, но уже оттого, что у него оголяется поверхность. В результате нам кажется, что мы видим молодые голубые звезды, хотя на самом деле это уже гиганты приличного возраста. Таким образом, для правильного определения возраста звезд в удаленных галактиках важно знать долю таких звезд-притворщиков, чтобы учесть их при анализе огромного количества светил галактики. Полученная оценка доли таких звезд совпадает с долей сверхновых, во остатках взрывов которых обнаруживается на удивление мало водорода – основного элемента звезды. Просто их ненасытные дружки отбирают весь водород их атмосфер еще до того, как звезда израсходует его запас в ядре взорвется.

«Астрономы получают информацию о далеких галактиках только по их излучению. Не делая предположений о том, что порождает это излучение, мы не можем сделать никаких выводов о той или иной галактике, например, о том, насколько она массивна, или каков ее возраст. Наше исследование показывает, что широко распространенное предположение о том, что большинство звезд являются одиночными, может привести к неверным выводам», – заключает Сана.