Доктор Варша Рамачандран з Центру астрономії Гейдельберзького університету (ZAH) та її колеги виявили першу "розібрану" зірку середньої маси. Це відкриття знаменує відсутню ланку в нашій картині еволюції зірок до систем зі злиттям нейтронних зірок, які є вирішальними для нашого розуміння походження важких елементів, таких як срібло та золото. Доктор Рамачандран є постдоктом у дослідницькій групі доктора Андреаса Сандера, розташованої в Астрономічному дослідницькому інституті (ARI) ZAH. Ці результати були опубліковані в Astronomy & Astrophysics .

Команда дослідників виявила першого представника давно передбачуваної, але ще непідтвердженої популяції зрізаних зірок середньої маси. "Позбавлені зірки" — це зірки, які втратили більшу частину своїх зовнішніх шарів, відкриваючи своє гаряче й щільне ядро, насичене гелієм, яке є результатом ядерного синтезу водню в гелій. Більшість цих зірок утворюється в подвійних зоряних системах, у яких сильне гравітаційне тяжіння однієї зірки відшаровується й накопичує речовину від її супутника.

Довгий час астрофізикам були відомі зірки з малою масою, відомі як субкарликові, а також їхні масивні двоюрідні брати, відомі як зірки Вольфа-Райє. Але до цих пір вони ніколи не могли знайти будь-яку з так званих «розірваних зірок середньої маси», що викликає питання, чи потребує серйозного перегляду наша основна теоретична картина.

Досліджуючи гарячі та яскраві зірки за допомогою приладів спектроскопії високої роздільної здатності VLT, Дуже Великого Телескопа Європейської Південної Обсерваторії в Чилі, доктор Рамачандран та її колеги виявили підозрілі ознаки в спектрі гарячої масивної зірки, яка раніше була класифікується як єдиний об’єкт. Детальне дослідження спектру показало, що об’єкт не є окремою зіркою, а фактично подвійною системою, що складається з зірки з проміжною масою та супутника, що швидко обертається, так званої зірки Be, яка розкрутилася внаслідок збільшення маси. від оголеного зіркового прародителя.

Система розташована в сусідній карликовій галактиці під назвою Мала Магелланова Хмара (SMC). Зірки в цій галактиці мають меншу кількість важких елементів, які астрофізики просто називають «металами», ніж масивні зірки в нашому Чумацькому Шляху. Таким чином, бідні на метал масивні зірки в SMC діють як вікно в минуле нашої власної галактики та хімічну еволюцію Всесвіту.

Схематична ілюстрація еволюції нововиявленої масивної подвійної системи до події подвійного злиття нейтронних зірок. Між ними виникає наднова зі зрізаною оболонкою, за якою слідує рентгенівська подвійна система Be. Авторство: Varsha Ramachandran, ZAH/ARI

Доктор Рамачандран навчалася в Індії, а потім переїхала до Потсдама, Німеччина, щоб отримати ступінь доктора філософії. З вересня 2021 року працює в ЗАХ/АРІ. «Нашим відкриттям ми демонструємо, що давно зникла популяція таких зірок насправді існує. Але наші висновки також показують, що вони можуть виглядати зовсім інакше, ніж ми очікували», — пояснює доктор Рамачандран і додає, що замість того, щоб повністю втратити У своїх зовнішніх шарах такі зірки можуть утримувати невелику, але достатню кількість водню поверх своїх гелієвих ядер, через що вони виглядають набагато більшими та холоднішими, ніж вони є насправді.

"Тому ми називаємо їх "частково позбавленими зірками", — додає вона. Доктор Андреас Сандер зазначає, що їх мантія із залишків водню є формою маскування. "Частково оголені зірки виглядають дуже схожими на звичайні, не оголені гарячі зірки, таким чином, по суті, ховаючись у простому полі зору. Лише дані високої роздільної здатності в поєднанні з ретельним спектральним аналізом і детальними комп’ютерними моделями можуть розкрити їх справжню природу".

Не дивно, що вони так довго уникали виявлення. "Особливою перевагою цієї зірки була її маса: у кілька разів масивніша за наше Сонце може здатися багатою, але це надзвичайно легко для її блакитного надгіганта", — пояснює керівник дослідницької групи.

Доктор Якуб Кленцкі, незалежний науковий співробітник Європейської південної обсерваторії (ESO) і співавтор відповідної наукової статті, пояснює, що новознайдена система служить критичною ланкою в еволюційному ланцюгу, що з’єднує кілька різних «видів» екзотичних об’єктів. . «Наші моделі зоряної еволюції передбачають, що приблизно через мільйон років оголена зірка вибухне у вигляді так званої наднової зі зрізаною оболонкою, залишивши після себе залишок нейтронної зірки», — каже доктор Кленкі.

Відкриття доктора Рамачандран та її колег знаменує собою першу таку оголену зірку, знайдену на сьогоднішній день в галактиці з бідним металом. Якщо подвійна система переживе вибух наднової, ролі двох зірок поміняються: тоді Be-зірка-компаньйон віддасть масу аккретору нейтронної зірки, ставши так званою рентгенівською подвійною Be-зіркою.

Такі захоплюючі системи вважаються прабатьками подвійних подій злиття нейтронних зірок, можливо, найбільших космічних видовищ, які спостерігалися на сьогоднішній день, і походження хімічних елементів, таких як срібло або золото. Розуміння шляху їх формування є одним із головних завдань сучасної астрофізики, і спостереження проміжних еволюційних етапів є вирішальними для досягнення цього.

"Наше відкриття додає важливу частину головоломки, створюючи перші прямі обмеження на те, як відбувається еволюція масообміну в таких масивних зоряних системах", — підсумовує доктор Рамачандран.