Астрономы выяснили, как появляются голубые сверхгиганты

Голубые сверхгиганты — самые яркие звезды в родительских галактиках, однако их эволюционный статус является давней проблемой звездной астрофизики. В новаторской работе ученые IAC представили большую выборку из 59 сверхгигантов B-типа в Большом Магеллановом Облаке с недавно полученными звездными параметрами и идентифицировали среди них признаки звезд, рожденных в результате двойных слияний.

Команда астрономов, возглавляемая исследователями из Института астрофизики Канарских островов (IAC), нашла подсказки, которые позволяют предположить, что голубые сверхгиганты возникают, когда две звезды в двойной системе двигаются по спирали и сливаются.

Голубые звезды-сверхгиганты B-типа как минимум в 10 000 раз ярче, в 2–5 раз горячее и в 16–40 раз массивнее Солнца. Голубые сверхгиганты настолько экстремальны, что ученые предположили, что они могли быть созданы во время редкой и короткой фазы звездной эволюции.

Проблема с этой идеей в том, что она означает, что голубые сверхгиганты должны встречаться редко, однако их наблюдают по всей Вселенной. В результате их происхождение озадачивало ученых на протяжении десятилетий.

Но есть ключ к разгадке природы голубых сверхгигантов: они существуют одни, без гравитационно-связанной звезды-компаньона. Это странно, потому что чем массивнее звезда, тем больше вероятность того, что у нее будет спутник. Например, около 50% звезд размером с Солнце имеют компаньона, и около 75% гораздо более массивных звезд сопровождаются им.

Однако голубые сверхгиганты, одни из самых массивных звезд, напротив, одиноки. Причиной этого может быть то, что голубые звезды-сверхгигЭто молодые очень горячие и яркие звёзды с температурой поверхности 20 000—50 000 °C. анты существуют в системах, обитатели которых уже когда-то двигались по спирали, столкнулись и слились.

Команда ученых приступила к исследованию этого вопроса, проанализировав 59 ранних голубых сверхгигантов B-типа, расположенных в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, и создав новые звездные модели.

В отличие от звезд, рожденных в одиночку и имеющих сопоставимые массы, звезды, рожденные в результате слияния эволюционировавших двойных систем, имеют синий цвет на протяжении всей фазы горения гелия в ядре и повторяют поверхностную гравитацию и положения диаграммы Герцшпрунга-Рассела большей части нашей выборки, что указывает на то, что сверхгиганты B-типа структурно напоминают звезды, рожденные в результате таких слияний.

«Мы смоделировали слияние эволюционировавших звезд-гигантов с их меньшими звездными спутниками по широкому диапазону параметров, принимая во внимание взаимодействие двух звезд во время слияния», — говорят ученые. «Вновь рожденные звезды живут как голубые сверхгиганты на протяжении второй по продолжительности фазы жизни звезды, когда она сжигает гелий в своем ядре».

Результаты команды показывают, что голубые сверхгиганты попадают в эволюционный разрыв в традиционной звездной физике — фазу звездной эволюции, в которой астрономы не ожидали увидеть звезды. Вопрос в том, может ли это объяснить замечательные свойства голубых звезд-сверхгигантов? Кажется, ответ — да.

«Примечательно, что мы обнаружили, что звезды, рожденные в результате таких слияний, с большим успехом воспроизводят состав поверхности, особенно увеличение содержания азота и гелия, в значительной части образца, чем обычные звездные модели», — сказал член команды и исследователь IAC Дэнни Леннон. «Это указывает на то, что слияния могут быть доминирующим каналом для возникновения голубых сверхгигантов».

Новые результаты могут стать большим шагом на пути к решению давней проблемы, связанной с рождением голубых звезд-сверхгигантов, а также указывают на важность слияний двойных звезд в формировании звездного населения и общей формы галактик.

Следующим шагом в этом исследовании будет то, что команда переключит внимание с рождения голубых звезд-сверхгигантов на смерть этих массивных объектов. Ученые будут исследовать, как взрывы голубых сверхгигантов создают нейтронные звезды и черные дыры.

Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal Letters.