Телескоп «Евклид» помог найти «пустоту» там, где должны быть маломассивные звезды
Европейское космическое агентство сообщает о значимом открытии, сделанном с помощью телескопа «Евклид». Группа астрономов впервые наблюдала в древнем шаровом скоплении особую нехватку звезд малой массы — феномен, который может помочь лучше понять внутреннее строение светил. Это открытие было совершено благодаря данным миссии «Евклид» Европейского космического агентства, которая выявила данную характеристику в шаровом скоплении NGC 6397, расположенном на расстоянии около 8000 световых лет от Земли и имеющем возраст примерно 13,4 миллиарда лет.
Анализируя распределение звезд в скоплении, научная группа под руководством INAF и Института космических телескопов имени Хаббла обнаружила, что красные карлики с массой, составляющей около 35% массы Солнца, встречаются гораздо реже, чем предполагалось. Причем это не постепенное уменьшение количества: чуть более легкие или чуть более тяжелые звезды присутствуют в изобилии, в то время как светила, сконцентрированные вокруг этого точного значения, являются большой редкостью.
Этот разрыв в распределении был предсказан еще в 2018 году на основе данных миссии Gaia, которая наблюдала похожий эффект среди звезд в окрестностях Солнечной системы. Однако те наблюдения касались звезд с разным возрастом и химическим составом, что сильно затрудняло детальное изучение феномена.
NGC 6397, напротив, является идеальной естественной лабораторией, потому что все его звезды сформировались в одной среде и примерно в один и тот же период. Полученные результаты подтверждают, что эта особенность не зависит от характеристик отдельных звездных популяций, а связана с более общим физическим процессом.
Согласно мнению исследователей, происхождение данного явления связано с тем, как энергия, вырабатываемая в ядре звезды, переносится к ее поверхности. У более легких красных карликов, масса которых ниже примерно 0,35 солнечной, внутреннее строение полностью доминируется конвекцией: огромные пузыри горячей плазмы непрерывно переносят энергию наружу, подобно тому, как вода кипит в кастрюле.
У чуть более массивных звезд возникает иная структура: ядро передает энергию в основном через излучение, в то время как внешние слои остаются конвективными. Значение примерно в 0,35 солнечной массы, таким образом, является важным физическим порогом, разделяющим два разных внутренних режима. Именно во время этого перехода происходит быстрое перемешивание материала внутри звезды, что порождает временную нестабильность и изменяет светимость, температуру и размеры светила.
Следствием этого является то, что звезды проводят меньше времени в этой конкретной фазе эволюции, что делает их менее вероятными для наблюдения. Данный эффект проявляется как разрыв в распределении звездных светимостей, который и наблюдали астрономы. Возможность точно измерить этот разрыв предоставляет новый инструмент для проверки теоретических моделей, описывающих эволюцию маломассивных звезд — самой многочисленной звездной популяции Млечного Пути.
«Евклид» смог обнаружить этот феномен благодаря особенности, которая отличает его от других космических телескопов. Хотя его главная миссия заключается в изучении темной материи и темной энергии, телескоп способен наблюдать очень большие участки неба, сохраняя при этом высокую точность в измерениях звездной светимости, что позволяет ему одновременно собирать данные о миллионах светил.
Обнаруженный астрономами разрыв в популяции красных карликов является очень слабым сигналом, и для его распознавания необходимы наблюдения огромного количества звезд. Такие телескопы, как «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», предлагают более детальные и глубокие изображения, но охватывают гораздо меньшие области неба, поэтому они не могли выявить этот феномен с той же ясностью. Подтверждение существования разрыва в шаровом скоплении открывает новые возможности для исследований. В будущем «Евклид» и космический телескоп «Нэнси Грейс Роман», который также будет наблюдать обширные области неба, смогут проверить, присутствует ли та же самая характеристика в других звездных скоплениях, что поможет астрономам лучше понять процессы, происходящие внутри маломассивных звезд.
Соавтор исследования Луиджи Бедин из INAF в Падуе заявил, что это открытие попадет в учебники всех астрономических курсов, поскольку ученые идентифицировали индикатор для нахождения точного значения, при котором происходит переход между двумя режимами, характеризующими внутренности маломассивных звезд. Кроме того, данное открытие может иметь еще одно важное применение. Поскольку этот «провал» всегда возникает при строго определенной звездной массе, астрономы могут использовать его как опорную точку для более точного расчета расстояния до шаровых скоплений, что делает его полезным инструментом для будущих астрономических измерений.
Исследование в журнале Astronomy & Astrophysics.