Астрономы из Тюбингенского университета обнаружили две звезды с необычными свойствами. Они покрыты углеродом и кислородом из пепла при сгорании гелия. Вполне возможно, что эти звезды нового типа образовались в результате редкого звездного слияния двух белых карликов.
Типичный жизненный цикл звезды, такой как наше Солнце, начинается с ядерного синтеза водорода в гелий. Как только водород израсходован, ядро сжимается и нагревается. Когда оно (ядро) достаточно разогреется (100 миллионов градусов), начинается синтез гелия; он превращается в углерод и кислород, это стадия красного гиганта. Ядерный синтез против гравитации для предотвращения коллапса звезды. Однако когда весь гелий выгорает, звезда схлопывается сама по себе и становится белым карликом. В конце концов, когда ядро красного гиганта остывает, оставшиеся газы уплывают в космос, образуя планетарную туманность.
Белые предкарликовые звезды - это компактные звезды с температурой поверхности около 40 000-50 000 Кельвинов. В их атмосферах преобладает гелий. Если они присутствуют, углерод и кислород являются микроэлементами (в очень малых количествах).
Обилие объясняется с точки зрения нуклеосинтеза. Как часть эволюции одиночной звезды, начало синтеза гелия вызывает так называемую гелиевую вспышку, чрезвычайно мощное и короткое явление (едва ли несколько секунд), которое приводит к обычному газообразному состоянию. Как часть слияния двойных белых карликов: когда звезда развивается в двойной системе с компаньоном и аккрецирует вещество от этого компаньона. Если водород, который накапливается на поверхности белого карлика, превращается в гелий в результате ядерного синтеза, этот гелий может быть местом вспышки, дающей начало новой.
Аномальное содержание углерода и кислорода
Путем поиска короткоживущих «горячих звезд» (с целью понимания последних стадий звездной эволюции) с помощью Большого бинокулярного телескопа в Аризоне команда Клауса Вернера из Тюбингенского университета (Германия) открыла звезды с уникальными свойствами.
Их поверхности покрыты углеродом (20%) и кислородом (около 20%) - далеко от ожидаемого содержания микроэлементов - и очень горячие. Эти элементы происходят из пепла ядерного синтеза гелия. Экзотический состав тем более озадачивает, поскольку температура и диаметр звезд указывают на то, что в их ядрах все еще горит гелий. Это свойство обычно наблюдается у более развитых типов, чем те, которые наблюдали исследователи в исследовании.
Клаус Вернер, ведущий автор исследования и профессор Института астрономии и астрофизики Тюбингенского университета, объясняет в своем заявлении: «Обычно мы ожидали, что звезды с химическим составом поверхности открытых звезд завершили синтез гелия в своем центре и находятся на завершающей стадии превращения в белых карликов».
Авторы считают, что причиной этих наблюдений является взрывное возобновление синтеза гелия, который затем выносит горящий пепел - углерод и кислород - на поверхность (см. рисунок ниже). Это путь, аналогичный гелиевым вспышкам оболочки. Звезда сожгла подавляющее большинство доступного гелия в ядре, которое теперь состоит из углерода и кислорода. Процесс синтеза гелия продолжается в тонкой оболочке, окружающей его ядро, и прекращается, когда заканчивается гелий. Начинается синтез водорода, находящегося в слое над слоем гелия. После того, как между двумя оболочками снова накопится достаточное количество гелия, вновь инициируется синтез гелия, производящий тепловой импульс. Последнее временно заставляет звезду набухать и светиться сильнее, а также выносить углерод и кислород на поверхность.
Исследователи считают, однако, что «это событие не может объяснить эти недавно открытые звезды. Они имеют больший радиус и мирно осуществляют синтез гелия в своих центрах». Этот новый тип звезды до белого карлика, богатой углеродом и кислородом, станет альтернативным путем типичной эволюции звезд.
Редкий звездный брак
Это параллельное исследование, также опубликованное в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества астрономами из Университета Ла-Платы (Аргентина) под руководством Марсело Миллера Бертолами из Института астрофизики им. предлагает объяснение.
Д-р Миллер Бертолами объясняет: «Мы считаем, что звезды, открытые нашими немецкими коллегами, могли образоваться во время очень редкого звездного слияния двух белых карликов». Поскольку белые карлики - это остатки более крупных звезд, исчерпавших свое ядерное топливо, они обычно очень малы и плотны. Известно, что слияние звезд происходит между двумя белыми карликами в соседних двойных системах из-за сокращения орбиты, вызванного излучением гравитационных волн.
Действительно, в двойной звездной системе есть два возможных типа белых карликов: ядро состоит из углерода и кислорода, а ядро состоит в основном из гелия.
Вы должны знать, что звезды в двойной системе обмениваются материей. Самая массивная звезда в начале, называемая «основной звездой», эволюционирует быстрее, чем ее компаньон. Когда она становится гигантской звездой, часть ее массы притягивается гравитационным полем другой звезды. Если этот массообмен происходит до начала горения гелия, то в ядре первичной звезды последняя теряет свою оболочку и превращается в гелиевый белый карлик, а не в углеродно-белый карлик и кислород.
Как поясняет д-р М. Бертолами: «Мы считаем, что для двойных систем, сформированных с очень специфическими массами, белый карлик, богатый углеродом и кислородом, может быть возмущен и оказаться на вершине гелиевого -богатая звезда, что привело к образованию этих звезд».
Однако ни одна современная модель звездной эволюции не в состоянии полностью объяснить недавно открытые звезды или оценить, действительно ли могут происходить эти слияния. Профессор Вернер отмечает, что «эти новые звезды представляют серьезную проблему для нашего понимания звездной эволюции».
Поэтому необходимы дальнейшие исследования для построения таких моделей, чтобы лучше понять эти звездные тела. Эти модели могут дать более глубокое представление о поздней эволюции двойных систем и о том, как их звезды меняют массу по мере своей эволюции.