eso1323ru — Научный релиз

Старичкам звездного мира важна диета с низким содержанием натрия

Новые наблюдения на VLT привели к большим затруднениям в теориях звездной эволюции

29 мая 2013 г.

Как считают астрономы, звезды типа Солнца к концу своей жизни сбрасывают большую часть своих атмосфер в окружающее пространство. Однако новые наблюдения гигантского звездного скопления, выполненные с Очень Большим Телескопом ESO (VLT), против всех ожиданий показали, что большинство исследованных звезд попросту не добрались до этой стадии своей жизни. Международная группа исследователей обнаружила, что по количеству натрия в этих звездах можно уверенно предсказать, как они окончат свой жизненный путь.

Много лет считалось, что ответ на вопрос о том, как эволюционируют звезды и как они умирают, достаточно ясен. Детально разработанные компьютерные модели предсказывали, что звезды с массами, подобными массе Солнца, к концу своей жизни проходят через стадию, называемую «асимптотической ветвью гигантов» или AGB [1], в течение которой в их недрах происходит последняя вспышка ядерного горения и большая часть их массы выбрасывается наружу в форме газа и пыли. Этот исторгнутый из звезд материал [2] впоследствии идет на формирование следующего поколения звезд. Описанный цикл потери массы звездами и ее последующего участия в образовании новых звезд является очень важным в объяснении эволюции химического состава Вселенной. В результате этого процесса образуется также вещество, необходимое для формирования планет, и даже химические ингредиенты, обеспечивающие зарождение органической жизни.

Но когда австралийский специалист по теории звездной эволюции Саймон Кэмпбелл (Simon Campbell) из университетского астрофизического центра в Мельбурне (Monash University Centre for Astrophysics, Melbourne)  стал «прочесывать» старые публикации, он обнаружил невероятные предположения о том, что некоторые звезды могут каким-то образом отклоняться от правил и вообще не проходить фазу AGB. Вот как он рассказывает об этом:

“Для ученого, который занимается построением моделей звезд, такое предположение граничило с безумием! Согласно нашим моделям, ВСЕ звезды проходят фазу AGB! Я еще раз перепроверил эти старые работы, но в конце концов все же убедился, что этот вопрос не был изучен до конца. И я решил исследовать его самостоятельно, невзирая на свой скромный опыт наблюдателя”.

Кэмпбелл и его группа использовали Очень Большой Телескоп ESO (VLT), чтобы тщательно проанализировать излучение звезд в шаровом скоплении NGC 6752 в южном созвездии Павлина (Pavo). Этот огромный шар состоит из древних звезд самого первого и следующего за ним поколения [3]. Звезды, принадлежащие к этим двум генерациям, можно отличить по количеству содержащегося в них натрия. Такие наблюдения требуют материала высочайшего качества, которое как раз и может быть обеспечено телескопом VLT.

“FLAMES, мультиобъектный спектрограф высокого разрешения на телескопе VLT, был единственным инструментом, который мог нам позволить получить действительно высококачественные данные для 130 звезд сразу. С ним мы могли наблюдать значительную часть шарового скопления одновременно”, -- говорит Кэмпбелл.

Результаты наблюдений принесли сюрприз. Все исследованные звезды на стадии AGB принадлежали к первому поколению звезд с низким содержанием натрия, а из звезд второго поколения, у которых содержание натрия выше, ни одна не проходила стадию AGB. Как выяснилось, целых 70% этих звезд не проходили стадию последнего всплеска ядерного горения и фазу потери массы [4] [5].

“Похоже, чтобы в старости достичь фазы AGB, звездам нужна «диета» с низким содержанием натрия. Это наблюдение важно по нескольким причинам. Исследованные звезды относятся к самым ярким в шаровых скоплениях — и значит, теперь количество таких звезд оказывается на 70% меньше, чем предсказывает теория. Кроме того, получается, что наши компьютерные модели звезд неполны и должны быть скорректированы!” – заключает Кэмпбелл.

Исследователи считают, что похожие результаты будут получены и для других звездных скоплений. Планируются дальнейшие наблюдения.

Примечания

[1] AGB-звезды получили свое странное обозначение из-за их положения на диаграмме Герцшпрунга – Рассела, на которую нанесены яркости звезд в функции их цвета.

[2] В течение короткого времени выброшенное из звезды вещество подсвечивается сильным ультрафиолетовым излучением звезды и образует планетарную туманность (см., например, eso1317).

[3] Хотя все звезды в шаровом скоплении сформировались примерно в одно и то же время, сейчас хорошо известно, что эти звездные системы не так просты, как когда-то считалось. Обычно в них содержится два или больше звездных населения с различным содержанием легких химических элементов, таких, как углерод, азот, и — что принципиально важно для данного исследования — натрий.

[4] Считается, что звезды, которые минуют стадию AGB, прямо переходят в фазу гелиевого белого карлика и затем постепенно, в течение многих миллиардов лет, остывают.

[5] Астрономы не думают, что сам натрий является причиной различного поведения разных типов звезд, но его эта причина должна быть тесно связана с его обилием, и эта связь пока остается загадкой.

Узнать больше

Работа представлена в статье “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars”, Simon Campbell et al., которая появится в онлайн-доступе в журнале Nature 29 мая 2013 г.

Состав группы: Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne, Australia), Valentina D’Orazi (Macquarie University, Sydney, Australia; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra, Australia [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn, Germany), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU), Frank Grundahl (Aarhus University, Denmark).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Объединенное Королевство, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – крупнейшем из существующих астрономических проектов. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

• Текст статьи
• Фото VLT
• Снимки планетарных туманностей, полученные в ESO

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Simon Campbell
Monash University
Melbourne, Australia
Телефон: +61 3 9905 4454
Email: simon.campbell@monash.edu

John Lattanzio
Monash University
Melbourne, Australia
Телефон: +61 3 9905 4428
Email: john.lattanzio@monash.edu

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org