Массивные звезды встречаются чаще, чем ожидалось

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, вселенная изобилует множеством более массивных звезд, чем раньше думали астрономы. Поскольку массивные звезды играют решающую роль в формировании нашей вселенной — через звездные ветры, взрывы сверхновых и производство тяжелых элементов — избыток тяжеловесов имеет далеко идущие последствия.

Поскольку чрезвычайно большие звезды живут тяжело и умирают молодыми, их, как известно, трудно изучать. Исследователи обнаружили избыток массивных звезд, наблюдая звездообразующую область, известную как Туманность Тарантула (30 Doradus), которая расположена на расстоянии около 160 000 световых лет от Галактики Большого Магелланового Облака. Поскольку этот регион только начал «рождать» звезды около 8 миллионов лет назад, это идеальная лаборатория для астрономов для изучения молодых, массивных звезд.

В рамках опроса VART-FLAMES Tarantula Survey (VFTS) команда использовала очень большой телескоп ESO для сбора подробных спектроскопических наблюдений около 1000 массивных звезд в туманности Тарантула. Тщательно анализируя 247 этих звезд (с массами в пределах 15 и 200 раз больше массы Солнца), команда смогла определить массовое распределение звезд, рожденных в туманности. Затем исследователи перевели этот каталог звездных «весов рождения» в математическую функцию, известную как начальная функция массы (МВФ), которую астрономы используют для связи массы звезды с ее цветом, возрастом и яркостью.

Астрономы полагали, что чрезвычайно массивные звезды были чем-то вроде редкости во вселенной: менее 1% всех звезд рождаются с массами, превышающими в десять раз массу Солнца; однако это предположение было основано на бывших МВФ, которые были созданы с использованием большого количества данных из звезд с малой массой, но использовали очень мало данных от звезд с большой массой.

Это исследование заполняет сегмент высоких масс МВФ, предполагая, что очень массивные звезды гораздо более распространены, чем указывали ранее МВФ. «Мы были поражены, когда поняли, что 30 Doradus сформировали гораздо больше массивных звезд, чем ожидалось», — сказал Фабиан Шнайдер, научный сотрудник Hintze на физическом факультете Оксфордского университета и ведущий автор исследования, в пресс-релизе.

Крис Эванс, главный исследователь VFTS и соавтор исследования, добавил: «Фактически, наши результаты показывают, что большая часть звездной массы на самом деле больше не у звезд с малой массой, но значительная часть находится в у звезд с большой массой».

«Мы были не только удивлены огромным количеством массивных звезд, но также и тем, что их МВФ был до 200 солнечных масс», — сказал соавтор Hugues Sana из Университета Лёвена в Бельгии. Только недавно астрономы достигли консенсуса о существовании звезд 200-солнечной массы, и это исследование показывает, что звезды, вероятно, могут родиться с массами в 200-300 раз больше, чем у Солнца.

Хотя в этом исследовании изучались только звезды в одном конкретном регионе, исследователи вскоре надеются расширить свое исследование, чтобы определить, насколько универсальны их находки. Если переизбыток массивных звезд в туманности Тарантула не является случайностью, то астрономам необходимо будет переоценить многие из своих основополагающих предположений о Вселенной.

«Наши результаты имеют далеко идущие последствия для понимания нашей вселенной: на 70% больше сверхновых, утроение химических выходов и в четыре раза больше ионизирующего излучения от массивных звездных популяций», — сказал Шнайдер. «Кроме того, скорость образования черных дыр может быть увеличена на 180%, что напрямую отразится на соответствующем увеличении двойных слияний черных дыр, которые были недавно обнаружены через их сигналы гравитационных волн».