Ученые связывают знаменитую сверхновую 1987 года со странной голубой звездой-сверхгигантом.
Астрономы раскрыли секреты голубого супергиганта
Исследование опубликовано в Astrophysical Journal Letters. Голубые сверхгиганты типа В - это очень яркие и горячие звезды по меньшей мере в 10 000 раз ярче и в 2-5 раз горячее солнца , их масса в 16-40 раз превышает массу Солнца. Ожидается, что они возникнут во время очень быстрой фазы эволюции в соответствии с общепринятыми знаниями о звездах и, следовательно, должны наблюдаться редко. Так почему же мы наблюдаем так много из них?
Важный ключ к их происхождению заключается в том факте, что большинство голубых сверхгигантов, по наблюдениям, одиночные, то есть у них нет обнаружимого гравитационно связанного компаньона. Однако большинство молодых массивных звезд, по наблюдениям, рождаются в двойных системах со спутниками.
Тем не менее, их продолжительность жизни относительно коротка, а частота встречаемости превосходит ожидаемую. Ученые использовали новые звездные модели и анализировали данные о 59 голубых сверхгигантах в Большом Магеллановом Облаке. Их исследования показали, что структура этих звезд и их химический состав, включая обогащение азотом и гелием, могут быть объяснены моделями слияния двух звезд.
Из-за своих размеров голубые гиганты считаются одними из самых ярких небесных тел. Несмотря на то, что голубой сверхгигант достаточно распространен в Вселенной их изучение затрудняется быстротой их умирания. Так средняя продолжительность жизни голубого гиганта составляет от 10 до 50 миллионов лет, в то время как звезды класса Солнца живут от 4 до 10 миллиардов лет. Почти все голубые сверхгиганты ранее были красными карликовыми звездами, в процессе своего умирания внутренние термоядерные реакции привели к тому, что звезда начала увеличиваться в размерах.
Ригель и IC 2118 туманность, которую он освещает. Сверхгиганты - это эволюционирующие звезды с большой массой, больше и ярче, чем главная последовательность звезды. Эти звезды обычно становятся голубыми сверхгигантами, хотя возможно, что некоторые из них эволюционируют непосредственно в Звезды Вольфа — Райе. Многие из них становятся светящиеся синие переменные LBV с эпизодами экстремальной потери массы. Голубые сверхгиганты меньшей массы продолжают расширяться, пока не станут красными сверхгигантами. В процессе они должны провести некоторое время как желтые сверхгиганты или же желтые гипергиганты , но это расширение происходит всего за несколько тысяч лет, поэтому эти звезды редки. Красные сверхгиганты большей массы сдувают свои внешние атмосферы и снова превращаются в голубых сверхгигантов, а затем, возможно, и в звезды Вольфа — Райе. Неясно, могут ли более массивные голубые сверхгиганты потерять достаточно массы, чтобы безопасно эволюционировать до старости как звезда Вольфа Райе и, наконец, как белый карлик, или они достигают стадии Вольфа Райе и взрываются, как сверхновые , или они взрываются как сверхновые, пока голубые сверхгиганты. Из-за своей чрезвычайной массы они имеют относительно короткую продолжительность жизни и в основном наблюдаются в молодых космических структурах, таких как открытые кластеры , руки спиральные галактики , И в неправильные галактики. Они редко наблюдаются в ядрах спиральных галактик, эллиптические галактики , или же шаровые скопления , большинство из которых, как полагают, состоят из более старых звезд, хотя недавно было обнаружено, что в центре Млечного Пути находится несколько массивных рассеянных скоплений и связанных с ними молодых горячих звезд. Его масса примерно в 20 раз больше массы Солнца, а его масса яркость примерно в 117 000 раз больше. Несмотря на их редкость и короткую жизнь, они широко представлены среди звезд, видимых невооруженным глазом; их огромной яркости более чем достаточно, чтобы компенсировать их нехватку. Голубые сверхгиганты имеют быстрые звездные ветры и самый яркий, называемый гипергиганты , в спектрах преобладают эмиссионные линии, указывающие на сильную потерю массы, вызванную континуумом.
На голубых сверхгигантах бушуют волны
Второй тип волны также был предсказан. Эти когерентные волны похожи на сейсмические волны на Земле, которые генерируются глубоко внутри звезды. Теперь, используя данные, собранные космическими телескопами NASA, международная группа экспертов во главе с К. Лювеном из Бельгии впервые увидела звезду и обнаружила, что почти все эти неуловимые гиганты на самом деле мерцают и колеблются в яркости из-за наличия волн на их поверхности.
Несмотря на их редкость и их короткую жизнь, голубые сверхгиганты часто встречаются среди звёзд, видимых невооружённым глазом; свойственная им яркость компенсирует их малочисленность. Гамма Ориона , Алгол B и Солнце в центре Голубые сверхгиганты — это массивные звёзды, находящиеся в определённой фазе процесса «умирания». В этой фазе интенсивность протекающих в ядре звезды термоядерных реакций снижается, что приводит к сжатию звезды.
В результате значительного уменьшения площади поверхности увеличивается плотность излучаемой энергии, а это, в свою очередь, влечёт за собой нагрев поверхности. Такого рода сжатие массивной звёзды приводит к превращению красного сверхгиганта в голубой. Возможен также обратный процесс — превращение голубого сверхгиганта в красный. В то время как звёздный ветер от красного сверхгиганта плотен и медленен, ветер от голубого сверхгиганта быстр, но разрежён. Если в результате сжатия красный сверхгигант становится голубым, то более быстрый ветер сталкивается с испущенным ранее медленным ветром и заставляет выброшенный материал уплотняться в тонкую оболочку. Почти все наблюдаемые голубые сверхгиганты имеют подобную оболочку, подтверждающую, что все они ранее были красными сверхгигантами.
По мере развития звезда может несколько раз превращаться из красного сверхгиганта медленный, плотный ветер в голубой сверхгигант быстрый, разрежённый ветер и наоборот, что создаёт концентрические слабые оболочки вокруг звезды. В промежуточной фазе звезда может быть жёлтой или белой, как, например, Полярная звезда.
Группа Грега Олдеринга, наблюдавшие эту сверхновую с 11-го по 133-й дни, но с низким спектральным разрешением, вообще классифицировала эту сверхновую как тип Ia.
Это тип сверхновых, которые рождаются из-за термоядерного взрыва белого карлика — звезды с массой 1,38 массы Солнца. Ядро белого карлика состоит из вырожденного электронного газа, а не из водорода, гелия или других атомов. Группа же Трандл считает, что типичные особенности спектра сверхновой типа Ia едва различимы в случае SN 2005 gj, и предлагают новую интерпретацию ее спектров.
Неоспоримое преимущество группы Трандл — использование высокого спектрального разрешения в наблюдениях, которое позволило открыть неизвестные ранее особенности спектра этой звезды. Результат, полученный группой Трандл, — весьма неожиданный с теоретической точки зрения, ведь, согласно теории звездной эволюции, в ядре предсверхновой не должно содержаться водорода. Водород должен уже давно выгореть, а вместо него в ядре должны находиться более тяжелые элементы, такие как гелий, кислород, углерод и железо.
Голубые же сверхгиганты, согласно теории, давно подтвержденной наблюдениями, содержат водород, как в ядре, так и в оболочке. Не имея информации о двух пиках поглощения и, следовательно, о том, что предсверхновая, по-видимому, являлась голубым сверхгигантом, авторы не смогли бы предполагать, что в ее ядре содержался водород. И хотя эта же самая теория предсказывает, что на пути к взрыву стадии Вольфа—Райе массивной звезде не миновать, результат группы Трандл является наблюдаемым фактом и может привести к серьезным изменениям в теории.
Источники: 1 C. Trundle, R. Kotak, J.
Vink, W. SN 2005 gj: evidence for LBV supernovae progenitors? L47—L50 DOI: 10.
Статья доступна также в Архиве препринтов. Vink, A. Aldering, P.
Antilogus, S.
Бело-голубой сверхгигант Ригель и туманность IC 2118, которую он освещает. Но есть ключ к разгадке природы голубых сверхгигантов: они существуют одни, без гравитационно-связанной звезды-компаньона.
Это странно, потому что чем массивнее звезда, тем больше вероятность того, что у нее будет спутник. Однако голубые сверхгиганты, одни из самых массивных звезд , напротив, одиноки. Команда ученых приступила к исследованию этого вопроса, проанализировав 59 ранних голубых сверхгигантов B-типа, расположенных в Большом Магеллановом Облаке , галактике-спутнике Млечного Пути, и создав новые звездные модели.
В отличие от звезд, рожденных в одиночку и имеющих сопоставимые массы, звезды, рожденные в результате слияния эволюционировавших двойных систем, имеют синий цвет на протяжении всей фазы горения гелия в ядре и повторяют поверхностную гравитацию и положения диаграммы Герцшпрунга-Рассела большей части нашей выборки, что указывает на то, что сверхгиганты B-типа структурно напоминают звезды, рожденные в результате таких слияний.
Слияние двух звезд привело к появлению синего сверхгиганта
это металлические фабрики Вселенной до того, как они взорвутся как сверхновые. Голубой сверхгигант, обитающий в экстремальных условиях, был открыт двумя учеными. Голубой сверхгигант, обитающий в экстремальных условиях, был открыт двумя учеными. Взаимопревращение сверхгигантов Голубые сверхгиганты — это массивные звёзды, находящиеся в определённой фазе процесса «умирания». Анализ показал, что в большинстве случаев должны формироваться именно голубые сверхгиганты.
Астрономы раскрыли секрет «голубых сверхгигантов»
Впервые найдены наблюдательные свидетельства того, что голубые сверхгиганты могут быть прямыми предшественниками сверхновых звезд. При обычных условиях настолько далекие звезды не видны даже для орбитальных обсерваторий, однако изображение голубого сверхгиганта оказалось увеличенным в две. Голубой сверхгигант звезда.
Астрономы раскрыли секреты голубого супергиганта
Но есть ключ к разгадке природы голубых сверхгигантов: они существуют одни, без гравитационно-связанной звезды-компаньона. Это странно, потому что чем массивнее звезда, тем больше вероятность того, что у нее будет спутник. Однако голубые сверхгиганты, одни из самых массивных звезд , напротив, одиноки. Команда ученых приступила к исследованию этого вопроса, проанализировав 59 ранних голубых сверхгигантов B-типа, расположенных в Большом Магеллановом Облаке , галактике-спутнике Млечного Пути, и создав новые звездные модели. В отличие от звезд, рожденных в одиночку и имеющих сопоставимые массы, звезды, рожденные в результате слияния эволюционировавших двойных систем, имеют синий цвет на протяжении всей фазы горения гелия в ядре и повторяют поверхностную гравитацию и положения диаграммы Герцшпрунга-Рассела большей части нашей выборки, что указывает на то, что сверхгиганты B-типа структурно напоминают звезды, рожденные в результате таких слияний. Результаты команды показывают, что голубые сверхгиганты попадают в эволюционный разрыв в традиционной звездной физике — фазу звездной эволюции, в которой астрономы не ожидали увидеть звезды.
Эволюция По мере исчерпания водородного топлива звезда всё больше охлаждается и расширяется, проходя спектральные классы O, В, A, F, G, K и M, становясь белым, жёлтым, оранжевым и наконец, красным сверхгигантом. После того как водород в ядре закончится, в термоядерную реакцию вступит гелий, затем углерод, кислород, кремний. Нуклеосинтез может осуществляться вплоть до образования самого стабильного изотопа железа-56 все следующие изотопы могут уменьшить энергию связи на нуклон путём распада, а все предыдущие элементы, в принципе, могли бы уменьшить энергию связи на нуклон за счёт синтеза. Образующееся железное ядро коллапсирует в нейтронную звезду, объект, размером с крупный город, но с массой 1,4-3 массы Солнца, а внешние слои звезды взрываются как сверхновая. В случае особо массивных голубых сверхгигантов с начальной массой 25-40 солнечной ядро может не останавливаться на образовании нейтронной звезды, а коллапсирует дальше, превращаясь в чёрную дыру. Ещё более массивные сверхгиганты не могут расшириться до красной фазы, а заканчивают жизнь вспышкой гиперновой или без неё с образованием чёрной дыры. Взаимопревращение сверхгигантов Голубые сверхгиганты — это массивные звёзды, находящиеся в определённой фазе процесса «умирания». В этой фазе интенсивность протекающих в ядре звезды термоядерных реакций снижается, что приводит к сжатию звезды. В результате значительного уменьшения площади поверхности увеличивается плотность излучаемой энергии, а это, в свою очередь, влечёт за собой нагрев поверхности.
Такого рода сжатие массивной звёзды приводит к превращению красного сверхгиганта в голубой. Возможен также обратный процесс — превращения голубого сверхгиганта в красный. В то время как звездный ветер от красного сверхгиганта плотен и медленен, ветер от голубого сверхгиганта быстр, но разрежён. Если в результате сжатия красный сверхгигант становится голубым, то более быстрый ветер сталкивается с испущенным ранее медленным ветром и заставляет выброшенный материал уплотняться в тонкую оболочку. Почти все наблюдаемые голубые сверхгиганты имеют подобную оболочку, подтверждающую, что все они ранее были красными сверхгигантами. По мере развития, звезда может несколько раз превращаться из красного сверхгиганта медленный, плотный ветер в голубой сверхгигант быстрый, разрежённый ветер и наоборот, что создаёт концентрические слабые оболочки вокруг звезды. В промежуточной фазе звезда может быть жёлтой или белой, как, например, Полярная звезда. Как правило, массивная звезда заканчивает своё существование взрывом сверхновой, но очень небольшое количество звёзд, масса которых колеблется в пределах от восьми до двенадцати солнечных масс, не взрываются, а продолжают эволюционировать и в итоге превращаются в кислородно-неоновые белые карлики. Пока точно не выяснено, как и почему образуются эти белые карлики из звёзд, которые теоретически должны закончить эволюцию взрывом малой сверхновой.
Как голубые, так и красные сверхгиганты могут эволюционировать в сверхновую. Так как значительную часть времени массивные звёзды пребывают в состоянии красных сверхгигантов, мы наблюдаем больше красных сверхгигантов, чем голубых, и большинство сверхновых происходит из красных сверхгигантов. Астрофизики ранее даже предполагали, что все сверхновые происходят из красных сверхгигантов, однако сверхновая SN 1987A образовалась из голубого сверхгиганта и, таким образом, это предположение оказалось неверным. Это событие также привело к пересмотру некоторых положений теории эволюции звёзд. Примеры голубых сверхгигантов Ригель Самый известный пример — Ригель бета Ориона , самая яркая звезда в созвездии Орион, масса которой приблизительно в 20 раз больше массы Солнца и его светимость примерно в 130 000 раз выше солнечной, а значит, это одна из самых мощных звёзд в Галактике во всяком случае, самая мощная из ярчайших звёзд на небе, так как Ригель — ближайшая из звёзд с такой огромной светимостью. Древние египтяне связывали Ригель с Сахом — царём звёзд и покровителем умерших, а позже — с Осирисом. Гамма Парусов Гамма Парусов — кратная звезда, ярчайшая в созвездии Паруса. Расстояние до звёзд системы оценивается в 800 световых лет. Гамма Парусов Регор — массивный голубой сверхгигант.
Имеет массу в 30 раз больше массы Солнца. Его диаметр в 8 раз больше солнечного. Светимость Регора — 10 600 солнечных светимостей. Необычный спектр звезды, где вместо тёмных линий поглощения имеются яркие эмисионные линии излучения, дал название звезде как «Спектральная жемчужина южного неба» Альфа Жирафа Расстояние до звезды примерно 7 тысяч световых лет, и тем не менее, звезда видна невооружённым глазом.
Теперь, используя данные, собранные космическими телескопами NASA, международная группа экспертов во главе с К. Лювеном из Бельгии впервые увидела звезду и обнаружила, что почти все эти неуловимые гиганты на самом деле мерцают и колеблются в яркости из-за наличия волн на их поверхности. Как и предсказывалось, волны берут свое начало в глубине и открывают новые захватывающие перспективы для изучения этих звезд с помощью астеросейсмологии, — метод, аналогичный тому, как сейсмологи используют землетрясения для изучения недр Земли. Публикуя свои выводы сегодня в издании Nature Astronomy, авторы упомянули о том, что благодаря наблюдениям за этими волнами можно изучить свойства звезд, которые невозможно получить с помощью других астрономических методов.
Ударная волна, которая образуется при отскоке оболочки, нагревает ее и вызывает столь сильное увеличение блеска звезды. Чтобы взорваться как сверхновая, массивная звезда должна пройти несколько стадий, в течение которых водород в ядре звезды постепенно выгорает и превращается в гелий, затем в углерод, кислород и далее до железа. Теория звездной эволюции говорит, что в конце жизни такая звезда проходит стадию голубого сверхгиганта , затем она становится звездой Вольфа—Райе , и только потом происходит взрыв. Теория и наблюдения показывают, что различия между двумя первыми стадиями значительны. На стадии голубого сверхгиганта в ядре звезды еще горит водород, а сильный звездный ветер уносит оболочку. Продолжительность этого периода — порядка ста тысяч лет — очень мала по сравнению со временем жизни звезд. После этого горение водорода в ядре прекращается, и звезда представляет собой почти полностью обнаженное гелиевое, углеродное или азотное ядро — звезду Вольфа—Райе. Они показали, что эта последовательность может быть нарушена: голубой сверхгигант, минуя стадию звезды Вольфа—Райе, может взорваться как сверхновая, что не согласуется с существующей теорией звездной эволюции. Открытие было сделано большой командой ученых, работающих по программе Слоановского цифрового обзора неба SDSS. Буквы «gj» в названии звезды означают ее порядковый номер: первая сверхновая, открытая в 2005 году носила буквы «аа», вторая — «ab» и так далее. Согласно этому правилу, SN 2005 gj должна быть 176-й сверхновой, открытой в 2005 году. Звезда-предшественник так называемая предсверхновая сверхновой SN 2005 gj взорвалась 22 сентября 2005 года. Наблюдения на VLT были проведены на 86-й и 374-й день после взрыва. Спектральное разрешение — это способность различать близкие по частоте сигналы. Если разные части оболочки сверхновой или любой другой звезды движутся с разной скоростью, то мы будем наблюдать изменение частоты излучения, пропорциональное скорости эффект Доплера.
На голубых сверхгигантах бушуют волны
Голубой сверхгигант. Молодые и очень горячие яркие звёзды с температурой поверхности 20 000 — 50 000 °C; одни из самых горячих, крупнейших и самых ярких объектов в изученной. Это голубой сверхгигант Икар, расстояние до которого исчисляется девятью миллиардами световых лет. Анализ показал, что в большинстве случаев должны формироваться именно голубые сверхгиганты.
Астрономы раскрывают секреты голубых сверхгигантов
Согласно расчётам, скоро свет от сверхновой должен был быть линзирован галактическим кластером MACS J1149, который располагается на расстоянии примерно в 5 млрд световых лет. Но пока сверхновая ещё не появилась в поле зрения, во время наблюдений астрономы с удивлением обнаружили в том же секторе новый источник света. Светимость звезды плавно увеличивалась. Kelly Исследователи с помощью «Хаббла» замерили спектр звезды — и обратили внимание, что температура звезды оставалась неизменной, несмотря на увеличение яркости. Это значит, что космический телескоп заметил не ещё одну сверхновую вроде Refsdal, а некую стабильную звезду.
Причём свет от неё проходит не только через линзу галактического кластера MACS J1149, но ещё и дополнительно искривляется неким малым, но массивным объектом внутри кластера. В итоге микролинзирование осуществляется с коэффициентом более 2000.
Неясно, могут ли более массивные голубые сверхгиганты потерять достаточно массы, чтобы безопасно эволюционировать до старости как звезда Вольфа Райе и, наконец, как белый карлик, или они достигают стадии Вольфа Райе и взрываются как сверхновые , или они взрываются как сверхновые, в то время как синие сверхгиганты. Прародителями сверхновых обычно являются красные сверхгиганты, и считалось, что только красные сверхгиганты могут взорваться как сверхновые. Теперь из наблюдений известно, что почти любой класс эволюционировавших звезд большой массы, включая голубые и желтые сверхгиганты, может взорваться как сверхновая, хотя теория до сих пор не может подробно объяснить, как именно. В то время как большинство сверхновых относятся к относительно однородному типу II-P и производятся красными сверхгигантами, голубые сверхгиганты, как наблюдают, производят сверхновые с широким диапазоном светимости, продолжительности и спектрального класса, иногда субсветовые, как SN 1987A, иногда сверхсветовые. Свойства Спектр звезды B2.
Из-за своей экстремальной массы они имеют относительно короткую продолжительность жизни и в основном наблюдаются в молодых космических структурах, таких как рассеянные скопления , рукава спиральных галактик и в неправильных галактиках. Самый известный пример - Ригель , самая яркая звезда в созвездии Ориона. Его масса примерно в 20 раз больше, чем у Солнца, а его светимость примерно в 117 000 раз больше.
Новые данные предоставят еще один кусочек в головоломке об эволюции Вселенной, но, возможно, у астрономов появится и множество вопросов. По словам авторов открытия, маленькая, еще не созревшая родная галактика Эарендела совсем не походила на красивые спиральные галактики, сфотографированные Хабблом в других местах, а скорее была «неуклюжим, комковатым объектом». В отличие от Эарендела, эта галактика, вероятно, выжила, хотя и приобрела другую форму после слияния с другими галактиками. Москва, Большой Саввинский пер. II; Адрес редакции: 119435, г.
Астрономы уже находили галактики и целые скопления на куда большем расстоянии, но заметить одинокую звезду намного сложнее. В случае WHL0137-LS помощь пришла со стороны галактики, расположенной намного ближе к нам, которая искривляла пространство-время благодаря своей колоссальной гравитации. Гравитационная линза увеличила свет Эарендела, как лупа, сделав его видимым для обсерватории «Хаббл». Сумели ученые установить и массу звезды — она в 50 с лишним раз больше, чем у Солнца. Не исключено, что это две звезды, а не одна, что, впрочем, не делает открытие менее значимым. До сих пор считалось, что все планеты имеют сферическую форму из-за действия силы тяжести.