Раскрыты скрытые процессы в сердцах больших звезд

Астрономы обычно называют массивные звезды химическими фабриками Вселенной. Обычно они заканчивают свою жизнь захватывающими сверхновыми звездами, событиями, которые создают многие элементы периодической таблицы. То, как элементарные ядра смешиваются в этих огромных звездах, оказывает большое влияние на наше понимание их эволюции до их взрыва. Это также представляет наибольшую неопределенность для ученых, изучающих их структуру и эволюцию.


Группа астрономов во главе с Мэй Гаде Педерсен, докторантом Института теоретической физики Кавли Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, теперь измерила внутреннее перемешивание в ансамбле этих звезд, используя наблюдения волн из их глубоких недр. Хотя ученые использовали эту технику раньше, в данной статье впервые это было сделано для такой большой группы звезд одновременно. Результаты, опубликованные в Астрономия, показывают, что внутреннее перемешивание очень разнообразно, без явной зависимости от массы или возраста звезды.

Звезды проводят большую часть своей жизни, превращая в гелий глубоко в своих ядрах. Однако синтез особенно массивных звезд настолько сконцентрирован в центре, что приводит к турбулентному конвективному ядру, похожему на горшок с кипящей водой. Конвекция, наряду с другими процессами, такими как вращение, эффективно удаляет золу гелия из активной зоны и заменяет ее водородом из оболочки. Это позволяет звездам жить намного дольше, чем предполагалось.

Астрономы считают, что это смешение возникает из-за различных физических явлений, таких как внутреннее вращение и внутренние сейсмические волны в плазме, возбуждаемой конвектирующим ядром. Однако теория осталась в значительной степени независимой от наблюдений, поскольку это происходит так глубоко внутри звезды. Тем не менее, существует косвенный метод вглядывания в звезды: астросейсмология, изучение и интерпретация звездных колебаний. Этот метод имеет параллели с тем, как сейсмологи используют землетрясения для исследования недр Земли.

«Изучение звездных колебаний бросает вызов нашему пониманию звездной структуры и эволюции», — сказал Педерсен. «Они позволяют нам напрямую исследовать звездные недра и сравнивать с предсказаниями наших звездных моделей».

Педерсен и ее сотрудники из KU Leuven, University of Hasselt и University of Newcastle смогли получить внутреннее смешение для ансамбля таких звезд с помощью астросейсмологии. Такой подвиг был достигнут впервые, и это стало возможным только благодаря новой выборке из 26 медленно пульсирующих звезд B-типа с идентифицированными звездными колебаниями, полученными в ходе миссии НАСА «Кеплер».

Медленно пульсирующие звезды B-типа в три-восемь раз массивнее Солнца. Они расширяются и сжимаются в масштабе времени от 12 часов до 5 дней и могут изменять яркость до 5%. Педерсен объяснил, что их режимы колебаний особенно чувствительны к условиям вблизи активной зоны.

«Внутреннее перемешивание внутри звезд было измерено наблюдательными методами, и в нашей выборке оказалось, что оно неоднородно: некоторые звезды почти не перемешиваются, а другие показывают уровни в миллион раз выше», — сказал Педерсен. Оказывается, разнообразие не связано с массой или возрастом звезды. Скорее, на это в первую очередь влияет внутреннее вращение, хотя это не единственный фактор.

«Эти астросейсмические результаты наконец позволили астрономам улучшить теорию внутреннего смешения массивных звезд, которая до сих пор не откалибрована наблюдениями, происходящими прямо из их глубоких недр», — добавила она.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments