Легкий сверхгигант обнаруживает недостающую стадию эволюции

Это открытие отмечает недостающее звено в нашей картине звездной эволюции в направлении систем со сливающимися нейтронными звездами, которые имеют решающее значение для понимания происхождения тяжелых элементов - серебра и золота. Результаты были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Группа исследователей обнаружила первого представителя давно предсказанной, но пока неподтвержденной популяции полосатых звезд средней массы. «Обнаженные звезды» — это звезды, которые потеряли большую часть внешних слоев, обнажив горячее и плотное ядро, богатое гелием, которое образовалось в результате ядерного синтеза водорода с гелием. Большинство этих ободранных звезд формируются в двойных звездных системах, в которых сильное гравитационное притяжение одной звезды отслаивает и аккрецирует вещество от компаньона.

В течение долгого времени астрофизикам были известны маломассивные полосатые звезды, известные как субкарлики, а также их массивные родственники - звезды Вольфа-Райе. Но до сих пор никогда не удавалось найти ни одну из так называемых «обнаженных звезд промежуточной массы», что поднимает вопрос о том, нуждается ли наша основная теоретическая картина в серьезном пересмотре.

Изучая горячие и яркие звезды с помощью приборов спектроскопии высокого разрешения Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории в Чили, Рамачандран и ее коллеги обнаружили подозрительные признаки в спектре горячей массивной звезды, которые ранее классифицируется как единый объект. Детальное исследование спектра показало, что объект не является одиночной звездой, а представляет собой двойную систему, состоящую из обособленной звезды промежуточной массы и быстро вращающегося компаньона, так называемой Ве-звезды, которая была раскручена за счет аккреции массы от предшественницы лишенной звезды

Система расположена в соседней карликовой галактике под названием Малое Магелланово Облако (ММО). Звезды в этой галактике содержат меньше тяжелых элементов, которые астрофизики называют просто «металлами», чем массивные звезды в Млечном Пути. Таким образом, массивные звезды с низким содержанием металлов в ММО служат окном в прошлое нашей галактики и химическую эволюцию Вселенной.

«С нашим открытием мы демонстрируем, что давно исчезнувшая популяция таких звезд действительно существует. Но наши открытия также указывают на то, что они могут сильно отличаться от того, что мы ожидали», — объясняет доктор Рамачандран и добавляет, что вместо того, чтобы полностью потерять внешние слои, такие звезды могут сохранять небольшое, но достаточное количество водорода поверх гелиевых ядер, из-за чего они кажутся намного больше и холоднее, чем они есть на самом деле.

«Поэтому мы называем их «частично обнаженными звездами», — добавляет она. Доктор Андреас Сандер отмечает, что их мантия из оставшегося водорода является формой маскировки. «Частично зачищенные звезды кажутся очень похожими на нормальные горячие звезды, поэтому, по сути, скрываются на виду. Только данные с высоким разрешением в сочетании с тщательным спектральным анализом и подробными компьютерными моделями могут раскрыть их истинную природу».

Неудивительно, что они так долго избегали обнаружения. «Особым преимуществом этой звезды была ее масса: может показаться, что она в несколько раз массивнее Солнца, но это необычайно мало для голубого сверхгиганта», — объясняет руководитель исследовательской группы.

Доктор Якуб Кленки, независимый научный сотрудник Европейской южной обсерватории (ESO) и соавтор соответствующей исследовательской работы, объясняет, что новооткрытая система служит критическим звеном в эволюционной цепи, соединяющей несколько различных «видов» экзотических объектов. «Наши модели звездной эволюции предсказывают, что примерно через миллион лет звезда с обнаженной оболочкой взорвется как сверхновая с «раздетой оболочкой», оставив после себя остаток нейтронной звезды», — говорит доктор Кленки.

Открытие, сделанное доктором Рамачандраном и ее коллегами, знаменует собой первую обнаруженную на сегодняшний день подобную голую звезду в бедной металлами галактике. Если бинарная система переживет взрыв сверхновой, роли двух звезд поменяются местами: тогда компаньон Be-звезды отдаст массу нейтронной звезде, став Be-двойной рентгеновской системой.

Такие увлекательные системы считаются прародителями событий слияния двойных нейтронных звезд - величайших космических зрелищ, наблюдаемых на сегодняшний день, и происхождения химических элементов, таких как серебро или золото. Понимание пути их формирования — одна из главных задач современной астрофизики, и для достижения этой цели крайне важны наблюдения за промежуточными стадиями эволюции.

«Наше открытие добавляет важную часть головоломки, давая первые прямые ограничения на то, как протекает эволюция переноса массы в таких массивных звездных системах», — заключает доктор Рамачандран.