«Феномен Таббі, містерія KIC 8 462 852»

Зірка Таббі. Фантазія художника. NASA/JPL-Caltech

Дмитро Вібе

Всі чули про зірку Таббі, відому також як зірка Бояджян і KIC 8 462 852. Її характерною особливістю є короткочасні нерегулярні падіння яскравості («дипи»), які тривають по кілька днів і глибина яких відносно звичайної яскравості зірки може досягати 22%. Дипи часто відбуваються серіями тривалістю до декількох місяців; серії можуть бути розділені багаторічними перервами.

Про зірку Таббі опубліковано безліч статей, проведено безліч спостережень, але природа її змінності так і залишається загадкою. Частково це пов’язано з тим, що поки відомий тільки один подібний об’єкт. Колишній співробітник Університету Небраски (США), а нині пенсіонер Едвард Шмідт вирішив заповнити цю прогалину, для чого провів досить нескладне дослідження [1]. Він узяв два архіви кривих блиску зірок, підготовлені в рамках проектів Northern Sky Variable Survey (NSVS) і All Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), і спробував знайти в них зірки зірки Таббі. Для первинного пошуку використовувався огляд NSVS, в якому типовий інтервал між точками на кривих блиску склав близько доби (спостереження одного і того ж об’єкта в послідовні ночі) або навіть менше (коли об’єкт спостерігався кілька разів протягом однієї ночі). Далі дані доповнювалися кривими з огляду ASAS-SN, в якому точки відстоять далі один від одного (що заважає виявити короткі дипи), але який охоплює більший інтервал часу.

З даних огляду NSVS автоматично виділялися зірки, що зазнали за час спостережень хоча б одне падіння яскравості, яке на кривій блиску охоплювало не менше п’яти послідовних точок і мало глибину не більше 0,75 величини. Для дослідження було обрано майданчик на небі, що включає поле «Кеплера»; на ній було проаналізовано 2,3 млн зірок. Первинний відбір дозволив відібрати близько 200 «підозрілих» об’єктів. Далі були відкинуті криві блиску, схожі на криві блиску відомих типів змінних зірок (включаючи затмінні), а також об’єкти, які в реальності являють собою не одну зірку, а групу близьких зірок, непристойну в NSVS.

В результаті такого відбору був складений список з 21 зірки. Хоча критерієм була наявність хоча б одного дипа тривалістю не менше п’яти точок, у багатьох випадках на кривих блиску виявлялися і інші дипи, як правило більш «короткі», тобто охоплюють меншу кількість точок (часто складаються з однієї точки). Цікаво, що сама зірка Таббі потрапила в досліджене поле, але не потрапила в вибірку, так як за час, охоплений оглядом NSVS, її блиск залишався постійним.

Всі зірки вибірки автор розділив на дві категорії — «повільні» і «швидкі». У зірок першої групи (їх виявилося 15) падіння яскравості відбуваються в середньому менше трьох разів на рік і тривають не більше декількох днів. У зірок другої групи дипи відбуваються частіше: в екстремальному випадку частота становить 23,9 дипа на рік. Потрібно, звичайно, пам’ятати, що мова йде про середні величини. У появі дипів можуть траплятися перерви, іноді такі ж тривалі, як у самої зірки Таббі.

На діаграмі Герцшпрунга — Рессела (ГР), побудованій за допомогою даних Gaia, «кандидати в диппери» також розділяються на дві групи: одна приблизно відповідає зіркам головної послідовності з масою порядку сонячної, друга розташовується в області червоних гігантів з масою порядку двох сонячних. Поділ на діаграмі ГР не збігається з поділом за частотою дипів: в обох групах на діаграмі ГР є і «швидкі», і «повільні» зірки.

За результатами дослідження автор робить такі висновки:

• зірки з нерегулярними падіннями яскравості можна шукати в огляді NSVS з використанням запропонованої автором процедури, і він має намір займатися цим і далі;
• потрапляння виділених об’єктів у певні області діаграми ГР говорить про те, що дипи відбуваються на зірках з певними значеннями фізичних параметрів;
• наявність в обох областях на діаграмі ГР і «швидких», і «повільних» зірок з дипами говорить про те, що різна частота дипів не обов’язково означає різні механізми;
• зірки з дипами на головній послідовності, швидше за все, схожі на зірку Таббі, тобто, чим би не був обумовлений феномен зірки Таббі, він відбувається на зірках головної послідовності з масою порядку сонячної (це ВЦ, це ВЦ! [2]);
• червоні гіганти з дипами можуть являти собою інший клас об’єктів, а можуть і не представляти;
• тепер всі ці зірки потрібно детально дослідити — хороше завдання для невеликих телескопів!

Дмитро Вібе,

Інститут астрономії РАН

1. A Search for Analogs of KIC 8462852 (Boyajian’s Star): A Proof of Concept and the First Candidates

2. Позаземна цивілізація.

Містерія KIC 8 462 852

Борис Штерн

Борис Штерн

Зірка KIC 8 462 852 (на прізвисько Таббі), потрапивши в поле зору космічного телескопа «Кеплер», дійсно продемонструвала щось, що поставило дослідників у глухий кут. Стаття Едварда Шмідта, про яку пише Дмитро Вібе, вкрай важлива, оскільки змінює статус Таббі — замість унікальної містерії маємо хоч і рідкісне, але повторюване явище.

На додаток корисно привести дані по самій Таббі, благо їх якість разюче, спасибі «Кеплеру». Рис. 2, 3, 4 зроблені автором замітки на основі даних «Кеплера». На рис. 1 — дані за весь період спостережень. Кидаються в очі два глибоких провали (дипа) в районі 800-го дня і серія провалів в інтервалі 1500 ‑ 1600 днів.

Ріс. 1. Крива блиску зірки KIC8462852, знята «Кеплером». По горизонталі — дні з початку роботи космічного телескопа, по вертикалі — яскравість зірки, нормована на стаціонарний рівень

Але там є багато інших цікавих речей, які не видно в такому дрібному масштабі. Наприклад, періодичні та квазіперіодичні коливання блиску (рис. 2). Часті періодичні зубці відображають обертання зірки — їх період (0,9 дня) дорівнює періоду обігу зірки навколо осі. Приблизно дорівнює, оскільки екваторіальні та полярні області обертаються трохи з різною швидкістю. Майже напевно ці зубці пов’язані із зоряними плямами, їх відносна амплітуда близько 0,5 ст.1 ¹⁰ ‑ 4. На цьому ж малюнку видно невеликий провал з амплітудою 0,⁵ ­ 10 ‑ 3 — це якраз один з обговорюваних дипів, тільки маленький. Але цікавіше інше: хвилі завдовжки 10 ́ 15 днів амплітудою до 2 ст.1 10 ‑ 4. Це квазіперіодичні коливання, їх період витримується лише приблизно. Вони з’являються не на всій кривій блиску, лише кілька місяців. Частота цих коливань приблизно дорівнює різниці частот обертання зірки на екваторі і у полюсів, хоча це може бути просто збігом. У перших статтях за KIC 8 462 852 на ці коливання не звернули уваги. Цікаво, чи подібні коливання є у звичайних зірок?

Ріс. 2. Фрагмент кривої блиску у великому масштабі (початок координат — приблизно на 10 м нижче цієї картинки). По горизонталі — дні з початку роботи «Кеплера», по вертикалі — яскравість зірки в фотонах в секунду

На рис. 3 показано кілька типових провалів, наведених до одного часу і амплітуді. У всіх приблизно однакова форма, незважаючи, але те що їх глибина відрізняється в тисячу разів. Ця форма ніяк не відповідає типовій кривій транзитів планет по диску зірки — вони мають U-подібну форму, ці провали — V-подібні. Тим часом найбільш часто згадувана гіпотеза пов’язує провали блиску Таббі з транзитами чогось по її диску. Називалися хмари пилу, рої комет і навіть елементи конструкції сфери Дайсона. В принципі, за допомогою хмари, порівнянної за розмірами із зіркою, можна натягнути цю V-подібну форму, але щоб таку стандартну при такій різній амплітуді — це треба дуже сильно напружуватися (симуляції кривої блиску за допомогою об’єктів, що пролітають на тлі зірки, проводяться, але розумного пояснення, звідки беруться такі об’єкти, не існує). Синя і червона криві на рис. 3 в одній зі статей інтерпретуються як щось з кільцями, що пролетіло на тлі зірки. Хоча це нелегко поєднати з V-подібною формою провалу.

Ріс. 3. Добірка вузьких провалів, поєднаних за часом і нормованих до загальної глибини. Горизонтально — дні

Едвард Шмідт у своїй роботі згадує повільні і швидкі зірки, у перших провали ширші. Розподіл провалів за тривалістю — від одного до приблизно 10 днів. У зірки Таббі теж є широкі провали, тільки не глибокі, вони показані на рис. 4. Тут ширина на напівглибині коливається від 0,5 до 4 днів.

Ріс. 4. Те ж, що на рис. 3, для провалів різної тривалості

Отже, що ж це може бути? Моя думка: це витівки самої зірки. Аргументи не дуже міцні, тому наполягати не буду. По-перше, спостереження дуже складно пояснити транзитами чого б то не було. По-друге, ширина глибоких провалів близька до половини періоду обертання зірки. Які це можуть бути витівки? У літературі пропонується принаймні дві можливості: масивні викиди з зірки (протуберанці) або дуже великі і холодні зіркові плями (можливо, охоплюють всю зірку), що живуть не довше двох-трьох обертів зірки. Тоді загадка зводиться до магнітогідродинаміки зірок. Звичайно, ці гіпотези теж мають свої проблеми.