Открытие белых карликов с кислородной атмосферой.

Астрофизиками открыто два белых карлика SDSS 0922+2928 и SDSS 1102+2054 с кислородной атмосферой. Возможно, что они образовались из самых массивных звезд, которым удалось избежать коллапса ядра.

Белые карлики представляют собой конечные стадии эволюции подавляющего большинства звезд. Большая часть из них в нашей Галактике имеет углеродно-неоновые ядра, являясь потомком мало-массивных звезд, в ядрах которых произошли реакции горения водорода и гелия. В ядрах звезд с массами в пределах 7-10 масс Солнца ядерные реакции доходят до горения углерода (в силу больших температур), что приводит к образованию белых карликов с кислородно-неоновыми ядрами или к взрыву Сверхновой II типа. Что образуется в каждом конкретном случае зависит от темпа потери массы, скорости ядерных реакций, а также от других многих параметров, таких,например, как эффективность конвективного перемешивания в ядре. Некоторые наблюдательные данные свидетельствуют о том, что взрыва Сверхновой необходим нижний предел на массу звезды около 8 масс Солнца. Для белых карликов пределы на максимальную массу на много более размыты.

Понятно, что информация о составе ядра белых карликов существенно продвинет нас в понимании звездной эволюции. Большинство белых карликов имеют водородную или гелиевую атмосферу, которая, к сожалению, даже несмотря на свою малую толщину, скрывает внутренние слои звезды. Методы звездной сейсмологии иногда помогают, но они тоже весьма приблизительны.

Белые карлики являются достаточно необычными объектами, но недавно были обнаружены еще два интересных объекта, которые являются недостающим звеном между массивными звездами, находящимися в конце их эволюционного трека, такими как сверхновые звезды, и малыми, средними звездами, которые становятся белыми карликами. Так или иначе, этим двум когда-то массивным звездам удалось избежать коллапса ядра сверхновой, и превратиться в белых карликом с богатой кислородом атмосферой. Существование таких массивных белых карликов было предсказано ранее, но до сих пор они еще не наблюдались.


Рисунок 1. SDSS-спектроскопия незаметного синего объекта SDSS1102+2054 указывает на то, что он является крайне редким звездным остатком - белым карликом с атмосферой богатой кислородом. (Изображение: The Sloan Digital Sky Survey).

Эти две звезды SDSS 0922+2928 и SDSS 1102+2054 расположены на расстоянии в 400 и 220 световых лет от Земли соответственно. Обе являются остатками массивных звезд, находящихся в конце их эволюции, когда уже исчерпаны все ресурсы в процессе ядерного синтеза. Низкое содержание углерода в их спектрах указывает на то, что звезды сбросили часть своих внешних слоев, а углерод, содержащийся в их ядрах, уже сгорел при ядерных реакциях. То, что мы видим на поверхности достаточно кислорода, означает, что у этих белых карликов обнажены кислородно-неоновые ядра. Обе звезды были обнаружены по данным Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Практически все белые карлики имеют водородные или гелиевые оболочки, и хотя маса их мала, ее толщины достаточно, чтобы закрыть ядра от непосредственного наблюдения. Теоретические модели предсказывают, что если звезды с массами в 7-10 масс Солнца не заканчивают свою жизнь как сверхновые, то другим возможным сценарием развития будет тот, при котором они израсходуют весь имеющийся водород, гелий и углерод, и закончат свою жизнь, как белые карлики с ядрами, обогащенными кислородом.

В большинстве звездных моделей белые карлики с кислородными и неоновыми ядрами должны иметь достаточно толстый углеродный верхний слой, который предотвращает диффузию кислорода вовне.Расчеты показывают, что по мере того, как звезда-прародительница приближается к верхнему пределу массы, при котором возможно образование белых карликов, толщина этого поверхностного слоя уменьшается. Поэтому одним из возможных вариантов образования звезд SDSS 0922+2928 и SDSS 1102+2054 является тот, что они образовались из самых массивных звезд, которым удалось избежать коллапса ядра. Но надо отметить, что имеющихся данных на сегодняшний день недостаточно, чтобы измерить их массы.

Каково будущее этих массивных белых карликов? Скорее всего эти звезды будут эволюционировать очень медленно. В их ядрах не идут реакции ядерного синтеза, а происходит медленное остывание и затухание. Это очень медленный процесс, и любое заметное изменение будет происходить за 10-100 миллионов лет.

Исследования опубликованы в журнале Science (см. также arXiv:0911.2246).



Похожие позиции: