Как и все во Вселенной, звезды стареют. В течение этого позднего периода их звездной жизни около 30% красных гигантов малой массы демонстрируют любопытную изменчивость в их яркости, которая остается необъясненной по сей день. Новое исследование этих типов красных гигантов исключает большинство текущих объяснений, что делает необходимым поиск новой теории их поведения.
Красные гиганты - это этап в более поздней части жизни звезды, подобной Солнцу, когда большая часть ядерного топлива, приводящего в действие ядерный синтез в ядре звезды, исчерпана. В результате отсутствие светового давления, выталкивающего силу гравитации, заставляет звезду разрушаться. Однако, когда происходит этот коллапс, он нагревает оболочку водорода вокруг ядра, достаточную для возобновления синтеза, что приводит к увеличение в ядерном синтезе, который заставляет звезду увеличиваться из-за повышенного светового давления. Это может привести к тому, что звезда станет в 1000-10000 раз ярче.
Изменчивость светового потока красных гигантов естественна - они набухают и сжимаются в единообразном порядке, что приводит к более ярким и тусклым световым потокам. Однако существует различие в яркости примерно от трети до половины этих звезд, которое происходит в течение более длительных периодов времени, вплоть до пяти лет.
Названный длинным вторичным периодом (LSP), изменение яркости звезды происходит в течение более длительных периодов времени, чем пульсация с более коротким периодом. Именно это долговременное изменение яркости остается необъяснимым.
Новое детальное исследование 58 переменных красных гигантов в Большом Магеллановом облаке, выполненное Питером Вудом и Кристиной Николлс из Исследовательской школы астрономии и астрофизики при Австралийском национальном университете, показывает, что предлагаемые объяснения этой загадочной изменчивости не соответствуют измеренным свойства звезд. Николс и Вуд использовали спектрограф FLAMES / GIRAFFE на очень большом телескопе ESO и объединяли информацию с данными других телескопов, таких как космический телескоп Spitzer.
Существуют два основных объяснения этого явления: присутствие сопутствующего объекта для красных гигантов, которые движутся по орбите таким образом, чтобы изменить их яркость, или наличие околозвездного пылевого облака, которое каким-то образом блокирует свет, исходящий от звезды в нашем направлении в периодическом масштабе.
Двойной спутник к звездам изменил бы свою орбиту так, что они приблизились бы и отступили бы от точки зрения Земли, и если спутник прошел перед звездой, это также уменьшило бы свет, исходящий от красного гиганта. В случае двойного спутника спектры изменения яркости среди всех этих звезд относительно схожи, что означает, что для того, чтобы это объяснение сработало, все красные гиганты, демонстрирующие изменение LSP, должны иметь спутника аналогичного размера. примерно в 0,09 раза больше массы Солнца. Этот сценарий был бы крайне маловероятным, учитывая большое количество звезд, которые показывают это изменение яркости.
Эффект околозвездного пылевого облака может быть возможным объяснением. Облако околозвездной пыли, скрывающее свет звезды один раз на орбите, уменьшило бы его свет настолько, чтобы объяснить это явление. Присутствие такого пылевого облака было бы обнаружено избытком света, исходящего от звезды в среднем инфракрасном спектре. Пыль будет поглощать свет от звезды и переизлучать его в форме света в средней инфракрасной области спектра.
Наблюдения за звездами LSP показывают среднюю инфракрасную сигнатуру, которая является характерным признаком пыли, но корреляция между ними не означает, что пыль вызывает изменение яркости. Вполне возможно, что пыль является побочным продуктом выбрасываемой массы самой звезды, основная причина которой может быть связана с изменением яркости.
Какой бы ни была причина колебания яркости у этих красных гигантов, это заставляет их выбрасывать массу большими сгустками или в форме расширяющегося диска. Очевидно, что необходимы дальнейшие наблюдения, чтобы отследить причину этого явления.
Результаты наблюдений, сделанных Николсом и Вудом, были опубликованы в Астрофизический Журнал, Две статьи, описывающие их результаты, доступны на Arxiv, здесь и здесь.
Источник: ESO, Архив работ
