Астрономи знайшли рекордну суперлітієву зірку

Зазвичай у процесі еволюції зміст літію у зірках падає. З усім тим, астрономам давно трапляються старі світила з високим вмістом цього металу. Нова зірка виявилася рекордсменом серед подібних. Сучасні моделі що неспроможні пояснити її склад.

З віком вміст літію у фотосфері зірок, тобто нижньому шарі атмосфери, скорочується. У маломасивних зірок це починається ще до виходу на головну послідовність, коли їх джерелом енергії стають термоядерні реакції. Причому швидкість падіння змісту літію неможливо пояснити стандартним дорослішанням зірки. Очевидно, свій внесок роблять внутрішні гідродинамічні процеси.

Загалом у всіх маломасивних червоних гігантах астрономи очікують бачити низький вміст літію. Тим дивовижнішими є дорослі світила, які примудряються утримати високий вміст цього металу.

Вперше червоних гігантів із аномально високим вмістом літію помітили ще у 1980-х роках. Розглянути наявність літію в холодних зірках досить просто, тому за минулі десятиліття накопичилося безліч даних спостережень. У середньому високий вміст цього елемента зустрічається в одного-двох відсотків червоних гігантів.

На сьогодні відомо приблизно 150 гігантів із високим вмістом літію. З них близько 20 вважаються суперлітієвими зірками з показником відносного вмісту металу вище 3,3. Лише у кількох гігантів він перевищив чотири.

Астрономи з Флоридського університету (США) виявили в гало Чумацького Шляху дорослого червоного гіганта J0524-0336 із показником вмісту літію близько 5,62, що робить його найсуперлітієвішою зіркою з відомих досі. Стаття опублікована в журналі The Astrophysical Journal.

Зірку помітили у рамках огляду, метою якого було знайти старі зірки Галактики. Гігант J0524-0336 наближається до останніх етапів еволюції і стає нестабільним. Він набагато більший і яскравіший за зірок свого типу. Як припустили автори дослідження, його маса приблизно дорівнює 0,8 сонячної, що зазвичай таких гігантів цьому етапі розвитку. Виходить, зараз він приблизно в 30 разів більший за Сонце.

«Ми виявили, що у J0524-0336 у 100 тисяч разів більше літію, ніж у Сонця на сьогоднішньому етапі його еволюції. Таку кількість важко пояснити прийнятими моделями еволюції зірок. Можливо, є якийсь інший механізм виробництва чи утримання літію», — пояснила Рана Еззеддін, астроном із Флоридського університету.

Відомо кілька механізмів, які можуть пояснити високий вміст літію у червоних гігантах. Ці механізми можна поділити на зовнішні та внутрішні. У новій науковій роботі вчені розглянули всі припущення щодо параметрів J0524-0336.

До зовнішніх механізмів входять поглинання планети та взаємодія із зіркою-компаньйоном. Щоб пояснити, наскільки великий вміст літію, сама планета мала мати аномально високу кількість цього металу. До того ж згідно з моделями, у зірок цього типу взагалі малоймовірне утворення планет. Із зіркою-компаньйоном все не так просто. Судячи з руху гіганта J0524-0336, зараз він не має сусідки, але досить швидке обертання може бути ознакою нещодавньої взаємодії з іншим світилом.

Складніше зрозуміти внутрішні процеси. Теоретично та за даними спостережень, на певному етапі розвитку у сприятливих умовах червоні гіганти можуть почати виробляти літій. Для цього в зірках має йти сильне перемішування. Саме в механізмах цього перемішування астрономи поки що не розібралися.

Є ще одна версія. Надзвичайно високий вміст літію може спостерігатися через появу тимчасової літієвої оболонки. Ймовірно, це поки що невивчений етап розвитку червоних гігантів перед переходом до більш спокійного виробництва літію. За розрахунками він може тривати близько 20 тисяч років. Цей гіпотетичний етап називають літієвим спалахом (lithium flash). Автори нової статті припустили, що J0524-0336 проходить через такий «спалах».

«Якщо ми знайдемо скупчення пилу в навколозоряному диску або кільце уламків та матерії, викинутої з зірки, то зрозуміємо, що зірка пережила втрату маси, наприклад, при взаємодії з іншою зіркою. Якщо ми не побачимо такий диск, то зможемо зробити висновок, що збагачення літієм відбулося через поки невідомий процес усередині зірки», — підсумувала Рана Еззеддін. Вчені планують продовжити спостереження за зіркою.