В первый раз найдены наблюдательные свидетельства того, что голубые сверхгиганты могут быть прямыми предшественниками сверхновых звезд. Голубые сверхгиганты — самые яркие звезды в родительских галактиках, однако их эволюционный статус является давней проблемой звездной астрофизики. В первый раз найдены наблюдательные свидетельства того, что голубые сверхгиганты могут быть прямыми предшественниками сверхновых звезд.
Механизм «окрашивания» звезд
- Подписка на дайджест
- Голубые сверхгиганты: загадка вселенной разгадана
- Слияния звезд породили большую часть наблюдаемых голубых сверхгигантов
- Популярные фоны
Решена загадка мощного космического взрыва 1987 года
Международная группа ученых сделала прорыв в изучении голубых сверхгигантов, наиболее ярких и теплых звезд во Вселенной. До появления космических телескопов астрономы могли наблюдать всего лишь несколько голубых сверхгигантов в ночном небе. Вновь образовавшиеся звезды существуют как голубые сверхгиганты в течение второй фазы своего существования, пока в их ядрах не закончится гелий".
2 бело-голубых сверхгиганта над центром на высоте 3143
Это молодые раскаленные звезды по массе превосходящие наше Солнце в десятки раз и в 20 - 25 раз крупнее его в диаметре. Температура их находится в пределах от 20 до 50 тысяч градусов Цельсия, на фоне 5,5 тысяч градусов у Солнца. Наблюдать голубые сверхгиганты достаточно тяжело из-за огромных расстояний и небольшого времени жизни этих светил. А потому нельзя сказать, что астрономы хорошо осведомлены об их строении или протекающих там процессах.
Последние пять лет британские исследователи из Университета Ньюкасла, возглавляемые доктором Тамарой Роджерс, предпринимают попытки создания компьютерной симуляции, которая позволила бы разобраться в странных колебаниях и мерцании, наблюдаемых на поверхности сверхгигантов. По результатам проведенных исследований специалисты высказали некоторые предположения.
Фото с сайта Европейской Южной Обсерватории www. Наблюдения сверхновой SN 2005 gj позволили заглянуть в ее прошлое и установить, какой звездой она была до взрыва. Этот результат противоречит существующей теории звездной эволюции и может потребовать ее частичного пересмотра. Вспышка сверхновой — один из самых мощных взрывных процессов в природе. Она наблюдается как внезапное увеличение блеска звезды в миллиард и более раз. При вспышке сверхновая светит практически так же, как целая галактика. Если в спектре сверхновой нет линий излучения водорода, то ей присваивается тип I, а если линии есть — то тип II.
Теория звездной эволюции предсказывает, что вспышка сверхновой типа II — это заключительный этап жизни массивной звезды, масса которой превышает десять солнечных. Согласно современной теории, на этом этапе происходит катастрофически быстрое сжатие ядра звезды, состоящего из атомов железа, и последующий отскок падающей на ядро внешней оболочки, в которой сохранился водород. 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.
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. Это открытие может стать ключом к пониманию эволюции звезд и важным шагом в исследовании Вселенной.
Существует и обратная реакция, когда голубой сверхгигант в процессе термоядерных реакций сбрасывает свою массу превращается в красного карлика. Ученые университета Ньюкасла провели эксперимент, в результате которого они выяснили природу быстрого разрушения голубого сверхгиганта. Они сконструировали модель голубого сверхгиганта и в результате вычислений пришли к выводам, что на разрушение звезды влияют, прежде всего, внутренние процессы в ядре звезды. Они подобны волнам, которые распространяются по воде.
Загадки голубых звезд сверхгигантов
Эти редкие и загадочные звезды — одни из самых горячих, крупнейших и самых ярких объектов в изученной области Вселенной. Из-за огромных масс они имеют относительно короткую продолжительность жизни 10—50 миллионов лет [источник не указан 27 дней] и присутствуют только в молодых космических структурах, таких как рассеянные скопления , рукава спиральных галактик и неправильные галактики. Они практически не встречаются в ядрах спиральных и эллиптических галактик или в шаровых скоплениях , которые, как полагают, являются старыми объектами. Несмотря на их редкость и их короткую жизнь, голубые сверхгиганты часто встречаются среди звёзд, видимых невооружённым глазом; свойственная им яркость компенсирует их малочисленность. 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.
Одна из них — гигант, уже прошедший большую часть своего жизненного пути, другая — звезда поменьше. Со временем гигант начинает раздуваться, его внешние слои приближаются к компаньону. Гравитация неумолимо стягивает их все ближе и ближе, пока, наконец, они не сливаются в одно целое. Автор: Designer Этот катаклизм, подобный столкновению титанов, высвобождает колоссальную энергию. Новообразованная звезда вспыхивает с невиданной силой, становясь голубым сверхгигантом. Более того, моделирование показало, что звезды, рожденные в результате слияния, по своим свойствам — например, по содержанию азота и гелия — гораздо больше похожи на наблюдаемые голубые сверхгиганты, чем звезды, сформировавшиеся традиционным путем.
Это открытие — важный шаг на пути к разгадке тайны голубых сверхгигантов.
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. 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.
На нём запечатлена молодая переменная звезда V372 Ориона, окружённая голубой «дымкой», и её звезда-компаньон. Пара находится на расстоянии около 1450 световых лет от Земли в активной области звёздообразования туманности «Орион». На снимке «Хаббла» как раз запечатлена диффузная туманность, связанная с V372 Ориона. Возраст орионовых переменных не превышает нескольких миллионов лет.
Рождение звездных титанов: как формируются голубые сверхгиганты?
Она может развиться в красный сверхгигант, значительно более яркий, чем Бетельгейзе, в течение следующего миллиона лет. Она может развиться в красный сверхгигант, значительно более яркий, чем Бетельгейзе, в течение следующего миллиона лет. Голубые сверхгиганты — это массивные звёзды, находящиеся в определённой фазе процесса «умирания». Голубой сверхгигант Ригель и туманность IC 2118, которую он освещает. В первый раз найдены наблюдательные свидетельства того, что голубые сверхгиганты могут быть прямыми предшественниками сверхновых звезд. В следующей части исследования будет предпринята попытка исследовать, как эти голубые сверхгиганты взрываются и вносят свой вклад в ландшафт черных дыр и нейтронных звезд.
Решена загадка мощного космического взрыва 1987 года
→ Новости астрономии, космоса, NASA и ESA на русском языке → Учёные установили, что «прародителем» гамма-всплеска GRB130925A был голубой сверхгигант. это недавно появившиеся на главной последовательности, они имеют чрезвычайно высокую светимость, высокую скорость потери массы и, как правило, нестабильны. Вновь образованные звезды живут как голубые сверхгиганты на протяжении второй по продолжительности фазы жизни звезды, когда в их ядре происходит горение гелия». Далее, как полагали раньше, для взрыва сверхновой голубому сверхгиганту необходимо прости стадию красного сверхгиганта, однако сверхновая SN 1978A. Прошлый рекордсмен, голубой сверхгигант Икар, почти на 4 млрд световых лет ближе, сообщает New Atlas. Красный сверхгигант колоссальных размеров VY Большого Пса, видимый пару веков назад невооруженным глазом, а затем исчезнувший из виду, погрузился в облако пыли, заявили.
Решена загадка мощного космического взрыва 1987 года
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.
Ригель [ править править код ] Самый известный пример — Ригель бета Ориона , самая яркая звезда в созвездии Орион , масса которой приблизительно в 20 раз больше массы Солнца и 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 [ править править код ] Гамма Парусов — кратная звезда, ярчайшая в созвездии Паруса.
Расстояние до звёзд системы оценивается в 800 световых лет.
Для этого ученые провели при помощи кода звездной астрофизики MESA моделирование эволюции звезды с массой 17-43 масс Солнца и однородной водородной оболочкой, рожденной при слиянии гиганта, сошедшего с главной последовательности и обладающего богатым гелием ядром, и звезды главной последовательности, а также моделирование эволюции одиночных звезд начальной массы в 16—40 масс Солнца. Девять звезд из выборки вписывались в модели одиночных звезд, 25 звезд — в модели слияния, а остальные могли быть объяснены разными моделями. Все это говорит о важной роли слияний массивных звезд в производстве наблюдаемых голубых сверхгигантов.
При этом если масса образованной звезды будет менее 30 масс Солнца, то она взорвется в финале жизни как сверхновая типа II как SN 1987A , а более массивные звезды породят сверхновую типа II с плато.
Астрономы уверены, что обнаруженный ими голубой супергигант был образован совсем иначе, чем обычные звезды нашей Галактики. Звезда, о которой идет речь, обитает в небольшой галактике IC3418, которая находится на расстоянии 55 500 световых лет от нас и входит в галактический кластер Девы. На изображении выше вновь открытый голубой супергигант показан желтой стрелкой. Один из исследователей заявил: "Если информация подтвердится, то, возможно, мы открыли самую отдаленную звезду из когда-либо обнаруженных при помощи спектроскопических наблюдений".
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 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. 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.
Голубой сверхгигант
При этом они должны провести некоторое время как желтые сверхгиганты или желтые гипергиганты , но это расширение происходит всего за несколько тысяч лет, и поэтому эти звезды редки. Красные сверхгиганты с большей массой сдувают свои внешние атмосферы и снова превращаются в голубых сверхгигантов, а затем, возможно, и в звезды Вольфа — Райе. В зависимости от точной массы и состава красного сверхгиганта он может выполнить ряд синих петель, прежде чем либо взорваться как сверхновая типа II, либо окончательно сбросить достаточно своих внешних слоев, чтобы снова стать синим сверхгигантом, менее ярким, чем в первый раз, но более нестабильно. Если такая звезда может пройти через желтую эволюционную пустоту, ожидается, что она станет одной из LBV с более низкой светимостью. Самые массивные голубые сверхгиганты слишком светятся, чтобы сохранять обширную атмосферу, и они никогда не расширяются в красный сверхгигант. Неясно, могут ли более массивные голубые сверхгиганты потерять достаточно массы, чтобы безопасно эволюционировать до старости как звезда Вольфа Райе и, наконец, белый карлик, или они достигнут стадии Вольфа Райе и взорвутся как сверхновые , или они взорвутся как сверхновые, в то время как голубые 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.
Они и заявили о пропаже, сообщив подробности в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Чему обсерватория посвятила соответствующий пресс-релиз. Так в телескоп выглядит галактика, из которой пропала звезда.
Пропавшая звезда — так называемая яркая голубая переменная luminous blue variable - светила очень ярко. В 3 миллиона раз ярче Солнца. Была массивнее его, как минимум, в 100 раз. Поэтому и была видна в оптические телескопы с чудовищного расстояния. Столь яркие и мощные звезды — большая редкость во Вселенной. Астрономы очень ими интересуются.
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.
Голубые сверхгиганты показывают разное количество тяжелых элементов в своих спектрах в зависимости от их возраста и эффективности, с которой продукты нуклеосинтез в ядре конвектируются на поверхность. Быстро вращающиеся сверхгиганты могут быть сильно перемешаны и содержать большое количество гелия и даже более тяжелых элементов, при этом все еще сжигая водород в ядре; эти звезды показывают спектр, очень похожий на звезду Вольфа Райе. В то время как звездный ветер от красного сверхгиганта густой и медленный, ветер от синего сверхгиганта быстрый, но разреженный. Когда красный сверхгигант становится синим сверхгигантом, более быстрый ветер, который он производит, сталкивается с уже выпущенным медленным ветром и заставляет истекающий материал конденсироваться в тонкую оболочку. В некоторых случаях несколько концентрических слабых оболочек можно увидеть из последовательных эпизодов потери массы, либо из предыдущих синих петель от стадии красного сверхгиганта, либо из извержений, таких как вспышки LBV. Анализ еще 20 звезд Магелланова облака и результаты полной выборки».
Астрофизический журнал. Bibcode : 2005ApJ... Дои : 10. S2CID 18172086. Коммуникации в астросейсмологии. Bibcode : 2009CoAst. Bibcode : 1999ApJ...