Затемнение далекой звезды объяснили прохождением коричневого карлика с массивными кольцами

Астрономы объяснили затемнение звезды ASASSN-24fw прохождением по звезде ее компаньона — коричневого карлика c массивной системой колец. Почему эти кольца до сих пор не рассеялись в пространстве, еще предстоит объяснить. Препринт работы доступен на arXiv.org.  

Диски вокруг молодых звезд возникают из вещества плотных протозвездных облаков, а затем эволюционируют вместе со своим светилом, превращаясь из протопланетных в обломочные и постепенно рассеиваясь. Их можно обнаружить по избытку инфракрасного или миллиметрового излучения от звезды. В этом могут помочь прямые наблюдения окрестностей звезды или регистрация прохождения диска, которое сопровождается временным падением ее блеска.  

ASASSN-24fw — звезда главной последовательности спектрального класса F из Млечного Пути. Потемнение звезды первоначально заметила наземная система ASAS-SN, оно продлилось с сентября 2024 года до июня 2025 года. Тогда исследователи зафиксировали быстрое и сильное (на 4,1 звездной величины) падение оптического блеска. Ранее звезда не демонстрировала никаких заметных колебаний яркости, однако от нее наблюдался небольшой избыток излучения в среднем инфракрасном диапазоне. Кривая блеска ASASSN-24fw оказалась необычно симметричной, а само потемнение характеризовалось небольшой линейной поляризацией излучения звезды и постоянством ее цвета. Для объяснения явления ученые предложили три сценария: транзит по звезде ее компаньона в виде красного карлика с пылевым диском, прецессия оптически тонкого пылевого диска вокруг звезды и случай двойной системы, где оптически толстый пылевой диск находится вне орбиты пары, и прецессия диска вызывается внутренним компаньоном.

Группа астрономов во главе с Сарангом Шахом (Sarang Shah) из Астрономического центра Николая Коперника в Варшаве опубликовала результаты анализа фотометрических и спектроскопических наблюдений за потемнением звезды ASASSN-24fw, полученных наземными телескопами и космическими телескопами NEOWISE и TESS. В ходе подбора модели, которая наиболее хорошо описывала бы данные наблюдений, исследователи последовательно отбросили идеи о том, что потемнение ASASSN-24fw связано с переменностью молодого звездного объекта или звезды типа R Северной Короны. Кроме того, они отказались от версии о затемнении звезды околозвездным веществом в виде облаков пыли и газа. Ученые пришли к выводу о том, что его породило внешнее тело, причем не одно твердое тело, а объект с большой площадью и переменными плотностью и оптической толщиной, который может быть описан двухкомпонентной моделью черного тела с температурами 1072 и 387 кельвин.

Первичный компонент системы — звезда с массой около 1,45 масс Солнца и предположительным возрастом около 2,4 миллиарда лет. Ее компаньоном выступает субзвездный объект (скорее всего коричневый карлик спектрального класса M8, а не экзогигант типа суперюпитера), который окружен массивными околопланетными кольцами, содержащими газ, пыль и более крупные твердые частицы. Минимальная масса системы составляет 3,42 массы Юпитера, кольца оптически сильно непрозрачны и наклонены к плоскости орбиты под углом в сорок градусов. Подобная система способна порождать периодические потемнения звезды каждые 43,8 года.

В теории подобные массивные околопланетные диски не должны существовать дольше ста миллионов лет, в противном случае им необходим механизм пополнения вещества диска, и он пока что не определен — это могут быть, например, столкновения планетезималей в системе или аккреция по механизму Бонди — Хойла — Литтлтона. 

Падение блеска ASASSN-24fw — это не первый зарегистрированный случай экзотических потемнений. Ранее астрономам посчастливилось наблюдать прохождение по далекой звезде кольцеообразного диска.