Светлый гигант обнаруживает недостающую стадию эволюции

Доктор Варша Рамачандран из Центра астрономии Гейдельбергского университета (ZAH) и его коллеги открыли первую «безмассовую» звезду средней массы. Открытие представляет собой недостающее звено в нашей картине звездной эволюции в направлении слияния систем нейтронных звезд, что необходимо для нашего понимания происхождения тяжелых элементов, таких как серебро и золото. Доктор Рамачандран является постдокторантом в исследовательской группе доктора Андреаса Сандера, базирующейся в Решенском астрономическом институте ZAH (ARI). Эти результаты теперь опубликованы в Астрономия и астрофизика.

Группа исследователей обнаружила первого представителя давно предсказанных, но еще не подтвержденных звезд средней массы. «Усеченные звезды» — это звезды, которые потеряли большую часть своих внешних слоев, обнажив свое горячее, плотное, богатое гелием ядро, образовавшееся в результате ядерного синтеза водорода с гелием. Большинство этих голых звезд формируются в двойных звездных системах, где сильная гравитация одной звезды ослабевает, а материал ее компаньона накапливается.

В течение долгого времени астрофизикам были известны абстрактные маломассивные звезды, известные как субкарлики, а также их массивные родственники, известные как звезды Вольфа-Райе. Но до сих пор им так и не удалось найти ни одну из этих так называемых «голых звезд средней массы», что вызывает вопросы о том, нуждается ли наша основная теоретическая картина в серьезном пересмотре.

Сканируя горячие, яркие звезды с помощью спектроскопических инструментов высокого разрешения VLT Европейской южной обсерватории, Очень большого телескопа в Чили, доктор Рамачандран и ее коллеги обнаружили подозрительные сигналы в спектре некогда массивной горячей звезды. Классифицируется как единый объект. Детальное исследование спектра показало, что объект не является одиночной звездой, а фактически представляет собой двойную систему, состоящую из звезды средней массы и быстро вращающейся приставки, так называемой be-звезды, которая была обернута накапливающейся массой звезды. голый прародитель звезды.

Система расположена в соседней карликовой галактике под названием Малое Магелланово Облако (ММО). Звезды этой галактики содержат меньше тяжелых элементов, которые астрофизики называют просто «металлами», чем массивные звезды нашего Млечного Пути. Таким образом, массивные звезды с низким содержанием металлов в SMC служат окном в прошлое нашей галактики и химическую эволюцию Вселенной.

Доктор Рамачандран закончила обучение в Индии, а затем переехала в Потсдам, Германия, чтобы получить степень доктора философии. С сентября 2021 года работает в ZAH/ARI. «С нашим открытием мы доказываем, что давно потерянные скопления этих звезд действительно существуют. Но наши открытия также предполагают, что они могут выглядеть совсем не так, как мы ожидали», — объясняет доктор Рамачандран, добавляя, что вместо того, чтобы полностью потерять свои внешние слои, они могут сохранять. Такие звезды имеют небольшое, но достаточное количество водорода над гелиевым ядром, из-за чего они кажутся намного больше и холоднее, чем они есть на самом деле.

«Поэтому мы называем их «частично голыми звездами», — добавляет она. Доктор Андреас Сандер указывает, что оставшаяся мантия из водорода является формой маскировки. «Частично голые звезды очень похожи на обычные, не голые звезды, и поэтому фактически прячутся на виду. Только данные с высоким разрешением в сочетании с тщательным спектральным анализом и подробными компьютерными моделями могут раскрыть его истинную природу».

Неудивительно, что они так долго скрывались от обнаружения. «Особым даром этой звезды была ее масса: она может казаться в несколько раз массивнее нашего Солнца, но это необычный свет для ее гигантского синего цвета», — объясняет руководитель исследовательской группы.

Доктор Джейкоб Клинке, независимый научный сотрудник Европейской южной обсерватории (ESO) и соавтор рассматриваемой исследовательской работы, объясняет, что недавно открытая система служит важным звеном в эволюционной цепи, соединяющей несколько разных «видов». чужеродных организмов. «Наши модели звездной эволюции предсказывают, что примерно через миллион лет голая звезда взорвется как предполагаемая сверхновая в оболочке, оставив после себя остаток нейтронной звезды», — говорит доктор Клинке.

Открытие, сделанное доктором Рамачандраном и ее коллегами, знаменует собой первую голую звезду, которую еще предстоит найти в бедной минералами галактике. Если бинарная система переживет взрыв сверхновой, роли двух звезд поменяются местами: компаньон Be-звезды передаст массу комплексу нейтронных звезд, став так называемой Be-ray-бинарной системой.

Такие замечательные системы считаются прародителями событий слияния двойных нейтронных звезд, возможно, величайших космических сцен, наблюдаемых на сегодняшний день, и происхождения химических элементов, таких как серебро или золото. Понимание пути их формирования — одна из главных задач современной астрофизики, и для ее достижения необходимы наблюдения за промежуточными этапами эволюции.

«Наше открытие добавляет важную часть головоломки, давая первые прямые ограничения на то, как протекает эволюция массообмена в таких массивных звездных системах», — заключает доктор Рамачандран.