Пульсации помогают объяснить потери массы у старых звёзд

Авторы не просто посмотрели на звёзды «сбоку», а проследили, как у них меняется размер видимой поверхности и ближайших к ней слоёв в течение нескольких лет. Для этого они собрали 54 коротких наблюдения на VLTI-GRAVITY и отдельно измеряли континуум — то есть излучение самой фотосферы — и несколько атомных и молекулярных диапазонов, где видны слои с титаном, скандием, водой и угарным газом. Так можно понять, как устроена внешняя атмосфера звезды не в один момент, а как она дышит и расширяется со временем.

Самая важная идея здесь — связать эти колебания с потерей массы, то есть с тем, как звезда буквально сбрасывает вещество в окружающее пространство. Раньше это было плохо понятно: было ясно, что у старых массивных звёзд и у звёзд типа Mira оболочка нестабильна, но не было хороших временных рядов, чтобы увидеть, как именно меняются разные слои. Здесь авторы сравнили два разных типа эволюционировавших звёзд: Mira R Car и красный сверхгигант VX Sgr, а затем сопоставили наблюдения с 3D-моделями атмосферы, где газ ведёт себя под действием пульсаций и ударных волн.

Что получилось интересного: у R Car расширение фотосферы и молекулярных слоёв идёт довольно регулярно и похоже на устойчивые пульсации. У VX Sgr картина сложнее: в спокойный период звезда колебалась слабее, а в сезон 2020–2021 годов авторы увидели очень сильное расширение оболочки, признаки двух мощных ударов и усиление линий, которые обычно появляются, когда через атмосферу проходит shock wave — ударная волна. Иными словами, для Mira-звезды похоже на ровный «насос», а для сверхгиганта — на режим с редкими, но очень бурными выбросами вещества.