Gaismas gigants atklāj trūkstošo evolūcijas posmu

Dr. Varša Ramačandrans no Heidelbergas Universitātes (ZAH) Astronomijas centra un kolēģi ir atklājuši pirmo “bezmasas” vidējas masas zvaigzni. Atklājums atspoguļo trūkstošo posmu mūsu attēlā par zvaigžņu evolūciju uz neitronu-zvaigžņu sistēmu saplūšanu, kas ir būtiska mūsu izpratnei par smago elementu, piemēram, sudraba un zelta, izcelsmi. Dr. Ramachandran ir pēcdoktorantūras pētnieks Dr. Andreas Sander pētniecības grupā, kas atrodas ZAH Reschen Astronomy Institute (ARI). Šie rezultāti tagad ir publicēti Astronomija un astrofizika.

Pētnieku komanda atklājusi pirmo sen prognozēto, bet vēl neapstiprināto vidējas masas zvaigžņu pārstāvi. “Saīsinātās zvaigznes” ir zvaigznes, kas ir zaudējušas lielāko daļu savu ārējo slāņu, atklājot to karstos, blīvos, ar hēliju bagātos kodolus, kas rodas ūdeņraža kodolsintēzes rezultātā ar hēliju. Lielākā daļa no šīm kailajām zvaigznēm veidojas bināro zvaigžņu sistēmās, kur vienas zvaigznes spēcīgais gravitācijas spēks pārslās un uzkrājas materiāls no tās pavadoņa.

Astrofiziķi jau ilgu laiku ir pazinuši abstraktās, mazmasas zvaigznes, kas pazīstamas kā apakšpunduri, kā arī to masīvās brālēni, kas pazīstamas kā Wolf-Rayet zvaigznes. Bet līdz šim viņi nekad nav spējuši atrast nevienu no šīm tā dēvētajām “kailajām vidējas masas zvaigznēm”, kas rada jautājumus par to, vai mūsu teorētiskajam pamattēlam ir nepieciešama būtiska pārskatīšana.

Skenējot karstas, spožas zvaigznes ar augstas izšķirtspējas spektroskopijas instrumentiem Eiropas Dienvidu observatorijas VLT, ļoti lielā teleskopā Čīlē, doktore Ramačandrana un viņas kolēģi atklāja aizdomīgus signālus kādreiz masīvas karstas zvaigznes spektrā. Klasificēts kā viens objekts. Detalizēta spektra izpēte atklāja, ka objekts nav viena zvaigzne, bet patiesībā ir bināra sistēma, kas sastāv no vidējas masas zvaigznes un ātri griežas pielikuma, tā sauktās būt zvaigznes, ko aptvēra akumulējošā zvaigzne. zvaigznes kailais priekštecis.

Sistēma atrodas blakus esošajā pundurgalaktikā, ko sauc par Mazo Magelāna mākoņu (SMC). Šīs galaktikas zvaigznēm ir mazāks smagāku elementu daudzums, ko astrofiziķi vienkārši sauc par “metāliem”, nekā mūsu Piena ceļa masīvajām zvaigznēm. Tādējādi masīvās, metālu nabadzīgās zvaigznes SMC kalpo kā logs mūsu galaktikas pagātnē un Visuma ķīmiskajā evolūcijā.

Dr. Ramachandrana pabeidza bakalaura studijas Indijā, pirms pārcēlās uz Potsdamu, Vācijā, lai iegūtu doktora grādu. Kopš 2021. gada septembra viņa strādā uzņēmumā ZAH / ARI. “Ar mūsu atklājumu mēs pierādām, ka šo zvaigžņu kopas patiešām pastāv. Taču mūsu atklājumi arī liecina, ka tie var izskatīties ļoti atšķirīgi no tā, ko mēs gaidījām,” skaidro Dr. Ramachandran, kurš piebilst, ka tā vietā, lai pilnībā zaudētu savu ārējo izskatu. slāņus, tās var saglabāt. Šādām zvaigznēm virs hēlija kodoliem ir neliels, bet pietiekams ūdeņraža daudzums, kas liek tām izskatīties daudz lielākas un vēsākas nekā patiesībā.

“Tāpēc mēs tās saucam par “daļēji kailām zvaigznēm”, viņa piebilst. Dr. Andreass Sanders norāda, ka atlikušais ūdeņraža apvalks ir maskēšanās veids. “Daļēji kailas zvaigznes izskatās ļoti līdzīgas parastajām, karstajām zvaigznēm, kas nav kailas, un tāpēc būtībā slēpjas redzamā vietā. Tikai augstas izšķirtspējas dati apvienojumā ar rūpīgu spektrālo analīzi un detalizētiem datormodeļiem var atklāt to patieso būtību.”

Nav pārsteidzoši, ka viņi tik ilgi izvairījās no atklāšanas. “Šīs zvaigznes īpašā dāvana bija tās masa: tā var šķist dažas reizes masīvāka par mūsu Sauli, taču tā ir neparasta gaisma tās milzu zilajam izskatam,” skaidro pētnieku grupas vadītājs.

Eiropas Dienvidu observatorijas (ESO) neatkarīgais zinātniskais līdzstrādnieks un attiecīgā pētījuma līdzautors doktors Džeikobs Klinke skaidro, ka jaunatklātā sistēma kalpo kā kritisks posms evolūcijas ķēdē, kas savieno vairākas dažādas “sugas”. svešzemju organismiem. “Mūsu zvaigžņu evolūcijas modeļi paredz, ka aptuveni pēc miljona gadiem kailā zvaigzne eksplodēs kā, iespējams, apvalkota supernova, atstājot aiz sevis neitronu zvaigznes paliekas,” saka Dr. Klinke.

Dr. Ramačandranas un viņas kolēģu atklājums iezīmē pirmo kailo zvaigzni, kas vēl nav atrasta minerālu nabadzīgā galaktikā. Ja binārs pārdzīvos supernovas sprādzienu, abu zvaigžņu lomas mainīsies: Be-star kompanjons pēc tam ziedos masu neitronu zvaigžņu kompleksam, kļūstot par tā saukto Be-ray bināru.

Šādas fantastiskas sistēmas tiek uzskatītas par dubultneitronu zvaigžņu saplūšanas notikumu priekštečiem, iespējams, līdz šim lielākajiem kosmiskajiem ainām un ķīmisko elementu, piemēram, sudraba vai zelta, izcelsmi. Izpratne par to veidošanās ceļu ir viens no lielākajiem mūsdienu astrofizikas izaicinājumiem, un, lai to sasniegtu, ir svarīgi novērot evolūcijas starpposmus.

“Mūsu atklājums pievieno lielu daļu mīklai, radot pirmos tiešos ierobežojumus tam, kā notiek masas pārneses attīstība tik masīvās zvaigžņu sistēmās,” secina Dr. Ramachandran.