Обнаружены аномалии в ядрах красных гигантов
Красные гиганты — это умирающие звезды, находящиеся на продвинутых стадиях звездной эволюции, которые истощили запасы водорода в своих ядрах. В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications , группа астрономов, в основном из Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), обнаружила новые доказательства того, что красные гиганты испытывают «сбои» — резкие структурные изменения — в своем внутреннем ядре.
Художественное представление о волнах разной частоты, путешествующих во внутренних слоях звезды. P-моды, или волны чистого звука (давления), выделенные белым цветом, большую часть времени проводят во внешней оболочке и видны непосредственно на поверхности звезд. G-моды, или чисто 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 ощущают все слои, таким образом раскрывая информацию о самых глубоких недрах звезд. Фото: Таня Кунья (Planetário do Porto — Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
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. «Глюки» могут влиять на эти колебания или на частоты и траектории гравитационных и звуковых волн, проходящих через недра звезды.
Как объясняет исследователь IA Маргарида Кунья: «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 звездные интерьеры».
Анимация волн с разными частотами, путешествующих во внутренних слоях звезды. P-моды, или волны чистого звука (давления), выделенные белым цветом, большую часть времени проводят во внешней оболочке и видны непосредственно на поверхности звезд. G-моды, или чисто 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 ощущают все слои, таким образом раскрывая информацию о самых глубоких недрах звезд. Фото: Таня Кунья (Planetário do Porto — Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
Команда использовала данные космического телескопа Кеплер (НАСА) для обнаружения и изучения волн, распространяющихся в самые глубокие слои эволюционировавших звезд.
Ведущий автор Матье Врар, в настоящее время научный сотрудник с докторской степенью в области астрономии в Университете штата Огайо, объясняет: «Эта работа представляет собой первую характеристику структурных разрывов, присутствующих в ядрах красных гигантов, что позволяет впервые точно определить озвучьте физические процессы, происходящие в этой области».
Врард, начавший эту работу в IA, добавляет: «Анализируя эти вариации, мы можем получить не только глобальные параметры звезды, но и информацию о точной структуре этих объектов».
Художественное представление о волнах разной частоты, путешествующих во внутренних слоях звезды. P-моды, или волны чистого звука (давления), выделенные белым цветом, большую часть времени проводят во внешней оболочке и видны непосредственно на поверхности звезд. G-моды, или чисто 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 ощущают все слои, таким образом раскрывая информацию о самых глубоких недрах звезд. Фото: Таня Кунья (Planetário do Porto — Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
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.
В этой работе команда проанализировала 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.
Схема эволюции звезды главной последовательности до красного гиганта. Звезды в этом исследовании находятся в конце показанного пути эволюции, испытывая слияние ядер гелия. Различные этапы эволюции не соответствуют масштабу. Авторы и права: Томас Каллингер, Университет Британской Колумбии и Венский университет.
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. Диего Боссини (IA) объясняет: «Это исследование показывает пределы наших моделей и дает нам возможность найти способ их улучшения».
