Астрономы при помощи космического телескопа «Хаббл» переопределили параметры массивной двойной системы NGC 3603-A1 в Млечном Пути, в том числе напрямую измерили массу ее компонентов. Оказалось, что эта пара может быть рекордно тяжелой для нашей галактики двойной системой, для которой надежно известна масса обеих звезд. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.
Понимание путей эволюции массивных звезд невозможно без понимания механизмов эволюции двойных звездных систем, так как очень многие массивные светила — не одиночные. В частности, не менее 40–50 процентов звезд спектрального класса О обладают звездой-компаньоном. Взаимодействие компонентов в двойной системе играет важную роль. Например, оно отвечает за срывы внешних оболочек звезд, позволяет приобретать массивным звездам мощные магнитные поля, а также ответственно за создание пар компактных объектов (нейтронных звезд или черных дыр) или рентгеновских двойных. Еще один важный довод в пользу поисков пар массивных звезд — для них можно получить прямые оценки масс компонентов на основании законов Кеплера, если измерить лучевые скорости звезд и наклонение орбиты двойной системы.
Группа астрономов во главе с Филиппом Мэсси (Philip Massey) из Обсерватории Лоуэлла опубликовала обновленные и более точные оценки масс компонентов массивной двойной системы NGC 3603-A1 и других ее физических свойств на основании анализа данных как архивных, так и новых наблюдений за системой спектрографа STIS и камеры ACS телескопа «Хаббл».
NGC 3603-A1 располагается в центре звездного скопления в области звездообразования NGC 3603 — ближайшей к нам крупной области ионизированного водорода, в которой много очень массивных и горячих звезд. Подобные молодые (менее трех миллионов лет) скопления — отличные цели для поисков пар массивных звезд, так как те еще не успели сильно проэволюционировать и погибнуть. NGC 3603-A1 — наиболее яркий компонент звездной системы HD 97950, более ранние наблюдения позволили выдвинуть идею о том, что звезды, входящие в пару, обладают массами 116 и 89 масс Солнца, что делает ее наиболее массивной двойной системой. Однако данные наблюдений не обладали достаточной точностью, чтобы этот вывод можно было считать надежным.
Новый портрет NGC 3603-A1 выглядит следующим образом. Первичная звезда класса O3If*/WN6 обладает массой 93,3 ± 11 масс Солнца, радиусом 22,6 радиуса Солнца и эффективной температурой 37 тысяч кельвинов, ее компаньон относится к классу O3If*/WN5 и характеризуется массой 70,4 ± 9,3 масс Солнца, радиусом 18,4 радиуса Солнца и эффективной температурой 42 тысячи кельвинов. Звезда находятся на орбите вокруг общего центра масс с периодом 3,77 дня и наклонением 73,5 градуса. Интересно, что первичная звезда заполняет свою полость Роша, а компаньон почти это делает, что позволяет светилам быть практически в контакте. Звезды генерируют сильные и оптически толстые ветра, а вторичная звезда за счет аккреции вещества смогла раскрутиться до скорости вращения, больше чем у первичной звезды.
Что же касается статуса NGC 3603-A1 как наиболее тяжелой пары звезд, то здесь ситуация пока что неоднозначна. Во-первых, в галактике Большое Магелланово Облако есть как одиночные рекордно массивные светила, так и крайне тяжелые двойные, такие как Melnick 39, претендующие на рекорд. Во-вторых, и в Млечном Пути есть очень массивные пары звезд, такие как Эта Киля, способные быть массивнее NGC 3603-A1. Однако в большинстве случае массы компонентов в таких системах получены на основе светимости, атмосферных или эволюционных моделей и могут быть завышены, свою роль играют и не всегда надежные данные наблюдений. Поэтому NGC 3603-A1 можно назвать одной из самых массивных известных двойных систем и наиболее массивной двойной звездой Млечного Пути, для компонентов которой были получены прямые оценки массы. Ближе всего к системе по массивности в случае нашей галактики находится затменная пара WR 21a, с массами компонентов 93,2 и 52,9 массы Солнца.
Изучение первых представителей массивных звезд в Млечном Пути, которые уже погибли, крайне сложно, но возможно. Следы их вещества можно найти в старых звездах нашей галактики, которые возникали из облаков, обогащенных продуктами звездного нуклеосинтеза.