Астросейсмология помогла обнаружить «похудевшие» красные гиганты
Ученые обнаружили «невозможные» красные гиганты, обладающие аномально низкими массами или светимостями. Открытие сделано при изучении массива данных, полученных космической обсерваторией «Кеплер», который, благодаря беспрецедентной точности и протяженности, позволяет определять параметры звезд методом астросейсмологии.
Красные гиганты — стадия эволюции звезд, наступающая после исчерпания запасов водорода в их ядре. Превращение Солнца в красный гигант через 4-5 миллиардов лет называют финальной чертой для жизни на Земле: раздувшееся в сотню раз Солнце поглотит Меркурий с Венерой, а остальные внутренние планеты сожжет дотла. Многие яркие звезды на небе — красные гиганты; к примеру, это Бетельгейзе, Арктур и Альдебаран.
Продолжительность жизни звезды возрастает с уменьшением ее массы. Массивные звезды взрываются спустя миллионы лет после появления на свет. Солнце проживет 12 миллиардов лет, а красные карлики способны прожить триллионы лет. Поэтому во Вселенной не должно быть красных гигантов легче примерно 0,7 солнечных масс — за прошедшие с Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет ни одна достаточно легкая звезда еще не успела сжечь водород в ядре.
Именно это и стало возможным благодаря телескопу «Кеплер». Основной его задачей был поиск транзитных экзопланет, и для этого он с 2009 по 2013 год непрерывно регистрировал яркость нескольких сотен тысяч звезд с точностью до стотысячных долей. В результате был получен уникальный массив данных. Его беспрецедентная точность, продолжительность и непрерывность открывает многие ранее недоступные возможности по изучению самих звезд — такие, как детальные исследования звездной активности, и собственно, астросейсмология.
Учение проанализировали кривые блеска 7000 красных гигантов и обнаружили 39 светил, чьи параметры не укладываются в эволюционные модели одиночных звезд. Часть из них обладает массами от 0,5 до 0,7 солнечных, и таким образом, эти 32 светила не могли успеть дойти до стадии красного гиганта в одиночку. Другие семь оказались аномально тусклыми. Их массы, лежащие в диапазоне 0,8 — 2,0 солнечных, оказались неожиданно большими для наблюдаемых светимостей.
В обоих случаях наблюдаемые свойства могут быть объяснены необычно быстрой и масштабной потерей массы (поэтому исследователи окрестили эти звезды «худеющими гигантами»). Авторы исследования предполагают, что такие красные гиганты могли появиться благодаря взаимодействиям в двойных системах. Когда звезда начинает превращаться в красный гигант в присутствии близкого компонента, он начинает перетягивать ее вещество на себя, что приводит к перераспределению масс в звездной системе, и даже вспышкам новых.
Если компонент при этом достаточно маломассивен, он может «теряться» на фоне красного гиганта, и глазами «Кеплера» система будет выглядеть как одиночный красный гигант с аномальными свойствами. Поэтому для выяснения механизма «быстрого похудения» красных гигантов требуются дополнительные наблюдения – например, съемка спектров, которая позволяет определить, что звезда является двойной.
