Астрономы обнаружили неизвестные ранее аномалии в ядрах красных гигантов
Красные гиганты — это умирающие звезды, находящиеся на последних стадиях звездной эволюции, которые истощили запасы водорода в своих ядрах. В новом исследовании группа астрономов обнаружила новые доказательства того, что красные гиганты испытывают «сбои» — резкие структурные изменения — в своем внутреннем ядре.
Красный гигант — это звезда низкой или средней массы (примерно 0,3–8 масс Солнца) на поздней стадии звездной эволюции. Внешняя атмосфера раздута и разрежена, что делает радиус большим, а температуру поверхности около 5000 Кельвинов. К сожалению, заглянуть прямо внутрь звезды невозможно.
Однако метод, получивший название астеросейсмология, который измеряет колебания, подобные «землетрясениям» в звездах, может дать косвенное представление о недрах звезд. Аномалии (сбои) могут влиять на эти колебания или на частоты и траектории гравитационных и звуковых волн, проходящих через недра звезды.
«Волны, распространяющиеся внутри звезд, вызывают мельчайшие изменения звездной яркости, которые можно обнаружить с помощью высокоточных космических инструментов. Эти волны показывают условия среды, в которой они распространяются, то есть физические свойства звездных недр» — говорят астрономы.
Ученые использовали данные космического телескопа Кеплер для обнаружения и изучения волн, распространяющихся в самые глубокие слои эволюционировавших звезд.
G-моды, или гравитационные волны, выделенные черным цветом, распространяются в лучистых недрах и содержат информацию о звездном ядре. У красных гигантов они связаны вместе, и возникающие в результате волны проходят через все слои, таким образом раскрывая информацию о самых глубоких недрах звезд. © Tania Cunha
«Наша работа представляет собой первую характеристику структурных разрывов, присутствующих в ядрах красных гигантов, что позволяет впервые точно определить физические процессы, происходящие в этой области».
Анализируя такие вариации, ученые могут получить не только глобальные параметры звезды, но и информацию о точной структуре этих объектов.
Красные гиганты с малой массой, в ядрах которых горит гелий, часто используются в астрофизических исследованиях в качестве датчиков расстояния, для измерения таких аспектов, как плотность галактик, и для получения дополнительной информации о физических процессах, лежащих в основе звездной химической эволюции.
Поэтому очень важно, чтобы ученые правильно моделировали их, что, в свою очередь, требует от них понимания того, почему происходят эти разрывы.
Ученые проанализировали выборку из 359 красных гигантов, масса которых была ниже определенной звездной массы, измеряя различные свойства и индивидуальные частоты колебаний каждой звезды. Они обнаружили, что почти 7% этих звезд имеют структурные разрывы.
Существуют две основные теории, объясняющие, как могут работать эти возмущения. В первом говорится, что «сбои» присутствуют на протяжении всей эволюции звезды, но, как правило, они очень слабые и ниже порога того, что астрономы классифицируют как истинный разрыв.
Второй предполагает, что эти неровности «сглаживаются» каким-то неизвестным физическим процессом, который впоследствии приводит к изменениям в структуре ядра звезды.
Как выясняется, первый сценарий не подтверждается этим исследованием, но необходимы более точные данные, прежде чем ученые смогут с уверенностью согласиться со вторым. «Это исследование показывает пределы наших моделей и дает нам возможность найти способ их улучшения» — делают вывод ученые.
Исследование было опубликовано в Nature Communications.