.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Беларусь
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.102976.html

статья Раскрыта тайна происхождения экстремальных гелиевых звезд

Максим Борисов, 12.03.2006
Реклама

Космический телескоп "Хаббл". Фото NASA с сайта www.science-explorer.de/astronomie/astro.htm

Группа индийских, американских и ирландских астрономов, возглавляемая доктором Гаджендрой Пандеем (Gajendra Pandey) из Индийского астрофизического института (Indian Institute of Astrophysics - IIA) в Бангалоре, с помощью космического телескопа NASA "Хаббл" (Hubble Space Telescope) смогла выявить происхождение очень необычного и редкого типа звезд - так называемых "экстремальных гелиевых звезд" (extreme helium stars). Выяснилось, что такие объекты формируются в ходе слияния двух белых карликов. Данная работа была опубликована 10 февраля в выпуске "Астрофизического журнала" (Astrophysical Journal - ApJ, vol 638, p 454).

Первая экстремальная гелиевая звезда - HD 124448 - была обнаружена еще в 1942 году Дэниелом Поппером (Daniel M. Popper) из Чикагского университета (University of Chicago), работавшего в Обсерватории Макдональда (McDonald Observatory). С тех пор в нашей Галактике было идентифицировано еще два десятка подобных звезд - раскаленных сверхгигантов, по своей массе уступающих Солнцу, но при этом во много раз превосходящих его по своим размерам. Еще более странным оказался химический состав этих звезд. Они почти совсем лишены водорода - самого распространенного химического элемента во Вселенной и основного компонента всех обычных звезд. Вместо водорода они содержат гелий с примесью углерода, азота и кислорода, в них также найдены следы всех остальных устойчивых элементов.

Происхождение экстремальных гелиевых звезд нельзя объяснить изначальным формированием из газовых гелиевых облаков, поскольку таких облаков просто нигде не находили. Известно, что гелий образуется из водорода в ходе термоядерных реакций в звездах вроде нашего Солнца (это слияние ядер водорода в ядра гелия происходит с выделением огромного количества энергии, как раз и заставляющей звезды ярко светиться). Однако подобные процессы имеют свое естественное ограничение - рано или поздно все такие звезды с гелиевым ядром теряют огромные количества газа, и это происходит еще до того, как гелий заполнит внешние звездные слои и тем самым будет обнаруживаться спектрометрами телескопов. При этом никакой известный звездный процесс не может привести к преждевременному выходу наружу гелия, содержащегося внутри звезд.

Два десятилетия назад астрономы Рональд Веббинк (Ronald Webbink) и Ико Ибен (Icko Iben) из Университета Иллинойса (University of Illinois) разработали теорию, согласно которой экстремальные гелиевые звезды формируются в ходе слияния пары белых карликов (это так называемая модель двойной вырожденной системы - double-degenerate (DD) model). Белые карлики - это остатки звезд, подобных нашему светилу, что в процессе эволюции лишились своих внешних слоев. Они уже не содержат больших количеств водорода, который за миллиарды лет успел попросту выгореть. Некоторые такие квазизвездные "огрызки" богаты гелием, ну а другие - углеродом и кислородом. В результате эволюционного развития системы из двух "нормальных" звезд (вращающихся вокруг общего центра масс) в принципе может получиться и пара белых карликов. Веббинк и Ибен предположили, что в некоторых случаях одна из звезд в такой системе может превратиться в богатого гелием белого карлика, а другая - в белого карлика, обогащенного углеродом и кислородом. Обращаясь по орбитам один вокруг другого в течение многих миллиардов лет, эти два объекта постепенно теряют энергию (на излучение гравитационных волн и др.) и сближаются... В конечном счете гелиевый белый карлик будет поглощен более массивным углерод-кислородным соседом, а результат их слияния - единая звезда - раздуется до сверхгиганта, внешние слои которого и будут заполнены более легким гелием.

Чтобы проверить эту теорию, астрономы должны были как-то узнать точный химический состав экстремальных гелиевых звезд, и вот он-то и был получен в ходе наблюдений (для 17 таких объектов) с помощью спектрографа "Хаббла" STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), позволившего изучить ультрафиолетовую компоненту излучения, и 2,7-метрового Телескопа Харлана Смита (Harlan J. Smith Telescope) Обсерватории Макдональд и индийского 2,3-метрового Телескопа Вэйну Баппу (Vainu Bappu Telescope, телескоп назван в честь основателя Индийского астрофизического института), отвечавших за оптический диапазон.

Полученные результаты (для 18 химических элементов, включая таких "тяжеловесов", как иттрий и цирконий) хорошо согласуются с предсказанием по составу, полученным в ходе детального моделирования процессов формирования таких звезд путем слияния двух белых карликов, которые были проведены в 2002 году Хидеюки Сайо (Hideyuki Saio) из японского Университета Тохоку и Саймоном Джеффери из Обсерватории Армы (Armagh Observatory) в Северной Ирландии (исключением в ряде случаев стал только кислород). Согласно таким моделям, гелиевый белый карлик в процессе сближения будет разорван на части и на какое-то время сформирует массивный аккреционный диск вокруг углерод-кислородного белого карлика, а затем будет им полностью поглощен. Весь процесс займет всего несколько минут. Нужно отметить, впрочем, что результаты слияния напрямую зависят от начальных масс обоих компонентов двойной системы. Если масса новообразовавшейся звезды окажется столь велика, что превысит так называемый предел Чандрасекара (рассчитан в 1931 году известным американским физиком индийского происхождения Субрахманьяном Чандрасекаром (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1910-1995)), то этот новый объект рванет в виде сверхновой типа Ia, испытает коллапс (сжатие) и обратится в нейтронную звезду. Ну а если масса окажется ниже этого предела, то звездный новичок раздуется как воздушный шарик, превратившись в сверхгиганта, и в конечном счете станет экстремальной гелиевой звездой.

Еще одна теория, альтернативная "двойной вырожденной системе", известна под именем "модели финальной вспышки" (final-flash (FF) model). И согласно "модели финальной вспышки", при образовании экстремальной гелиевой звезды можно обойтись силами одного белого карлика. В какой-то момент внешний гелиевый слой охлаждающегося белого карлика может разгореться, выдавая дополнительный тепловой импульс, приводящий к раздуванию прежде скромной звездочки в настоящего сверхгиганта. В этом случае период существования такой экстремальной гелиевой звезды может оказаться сравнительно небольшим.

В дальнейшем ученые планируют продолжить свои исследования экстремальных гелиевых звезд - они надеются идентифицировать больше таких объектов и уточнить их состав.

Источники:
International team of astronomers discovers origins of 'extreme helium stars' - The University of Texas McDonald Observatory
'Extreme helium stars' may be double degenerates - New Scientist

Ссылки:
Тайна гелиевых звезд раскрыта - "Новости из Британии"
Гелиевые звезды рождаются путем слияния - NTR.ru
Химический состав звезд - Astrolab.ru
Белые карлики и нейтронные звезды
Звездный нуклеосинтез

Максим Борисов, 12.03.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей