Вчені знайшли «оголені» зірки

Міжнародна група вчених розповіла про виявлення нового класу зірок, що є недостатньою ланкою в еволюції подвійних систем, в кінці життя яких відбувається зіткнення нейтронних зірок.

Вважається, що при вибуху, що супроводжує таке зіткнення, — кілонової — виникають умови для формування елементів важчого заліза: срібла, золота і платини, які не можуть виникати в зоряних ядрах. Тому злиття нейтронних зірок життєво важливі поширення важких елементів у Всесвіті. Відсутньою ланкою еволюції кілонових є зірки, що входять у подвійні системи, зовнішні шари водню яких поглинаються зіркою-компаньйоном. «Постраждала» при цьому процесі зірка залишається з оголеними щільними гарячими шарами гелію, що утворився в результаті синтезу водню.

Астрономам вже відомо про існування малих і, навпаки, масивних оголених зірках (зірках Вольфа — Райє), але вони або занадто малі, або занадто великі, щоб опинитися в системах, що виробляють кілонові. Раніше не вдавалося виявити гелієві зірки з масою від двох до восьми сонячних. Через це навіть висувалась гіпотеза про «розрив мас гелієвих зірок» і виникали питання, чи можуть моделі життєвого циклу масивних зірок бути помилковими. Тепер же міжнародній групі вчених під керівництвом доцента Університету Торонто Марії Друт (Maria Drout) вдалося виявити 25 можливих прикладів об’єктів, що представляють цю недостатню ланку еволюції.

Голі гелієві зірки проміжної маси починають життєвий цикл як гіганти з масою від 8 до 25 сонячних. Вони знаходяться у подвійних системах з компаньйонами, які поступово захоплюють їхні зовнішні шари. Коли така зірка закінчує паливо для ядерного синтезу, вона виробляє вибух — наднову, при якій викидається відносно невелика кількість речовини, але залишається ядро ​​у вигляді нейтронної зірки. У цей момент вони міняються місцями в парі, і вже нова нейтронна зірка починає поглинати свого компаньйона, який теж у якийсь момент виробляє наднову.

Еволюція подвійних систем з оголеними зірками

Утворюється подвійна система нейтронних зірок, що складається з пари тісно пов’язаних «мерців», що випромінюють при обертанні один одного гравітаційні хвилі. Ці гравітаційні хвилі забирають із собою момент імпульсу подвійної системи, нейтронні зірки закручуються по спіралі дедалі швидше, доки вони зіткнуться і вироблять кілонову. Але для виявлених вченими об’єктів цей сценарій знаходиться ще у віддаленому майбутньому.

Астрономи припускають, що є причина, через яку виявити оголені зірки проміжної маси так важко. Світло, що випромінюється ними у видимому діапазоні, перебивається світлом компаньйонів, що спалюють водень. Щоб оминути це обмеження, дослідники почали шукати їх в ультрафіолетовому діапазоні, і пошуки почали з розташованих неподалік Чумацького Шляху карликових галактик — Великої та Малої Магелланових Хмар. В результаті вдалося виявити 25 об’єктів, які зроблять наднові та пари нейтронних зірок з подальшим злиттям.

Одна з таких зірок сильно відрізняється від того, що очікували побачити вчені: вона поки що не повністю втратила зовнішній водневий шар, і якщо подібний механізм характерний для інших об’єктів проміжної маси, то вони можуть здаватися набагато більшими та холоднішими, ніж є насправді. Це означає, що зірки нового класу, можливо, весь час ховалися у всіх на очах.