Астрономы часто называют массивные звезды «химическими фабриками» Вселенной. Обычно жизненный цикл таких звезд заканчивается вспышками сверхновых, в результате которых по Вселенной рассеиваются многие элементы Периодической таблицы. Характер перемешивания ядер элементов внутри этих гигантских звезд имеет большое значение для нашего понимания их эволюции, вплоть до самого взрыва. Он также представляет большую неопределенность для ученых, исследующих структуру и эволюцию данных звезд.
Команда астрономов под руководством Мэй Гейд Педерсен (May Gade Pedersen), исследователя-постдока из Института теоретической физики Кавли Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, США, в новой работе измерила параметры перемешивания внутри таких звезд, используя наблюдения волн, прокатывающихся глубоко в их недрах. Хотя этот метод уже был использован ранее в других исследованиях, в данной работе он был впервые применен для настолько большой группы звезд. Результаты показали, что характер внутреннего перемешивания в звездах очень разнообразный и не демонстрирует четкой зависимости от массы или возраста светила.
Звезды проводят основную часть своей жизни, синтезируя гелий из водорода глубоко в недрах. Однако этот термоядерный синтез в случае особенно массивных звезд настолько сконцентрирован в центре, что это приводит к формированию турбулентного конвективного ядра, напоминающего кастрюлю с кипящей водой. Конвекция вместе с другими процессами, такими как вращение, эффективно отводит гелиевую «золу» от ядра и замещает ее водородом, поступающим из оболочки. В результате продолжительность жизненного цикла звезды возрастает.
Астрономы считают, что это перемешивание связано с различными физическими явлениями, такими как внутреннее вращение и внутренние сейсмические волны в плазме, возбуждаемые конвективным ядром. Однако эта теория до настоящего времени оставалась лишь слабо ограниченной наблюдениями, поскольку описываемые ею процессы происходят глубоко в недрах звезд. Для изучения данных процессов существует непрямой метод, астросейсмология, представляющий собой изучение и интерпретацию звездных осцилляций. Этот метод аналогичен изучению недр Земли на основе анализа свойств регистрируемых сейсмических волн.
В своей работе Педерсен и ее коллеги изучили процессы перемешивания внутри 26 медленно пульсирующих звезд спектрального класса В, используя метод астросейсмологии. Осцилляции этих звезд были измерены при помощи космической миссии Kepler («Кеплер») НАСА.
«Внутреннее перемешивание в этих звездах было охарактеризовано при помощи наблюдений. Мы наблюдали широкое разнообразие режимов перемешивания, начиная от почти полного отсутствия перемешивания до уровней в миллионы раз выше», — объяснила Педерсен.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение