Астрофизики нашли ключ к давним противоречиям в эволюции массивных звёзд
Международная группа астрофизиков представила новую модель, которая может разрешить давние загадки эволюции массивных звёзд. Исследователи разработали и протестировали новый метод учёта мощных выбросов массы, которые происходят, когда звезда приближается к так называемому пределу Эддингтона — моменту, когда давление её излучения почти сравнивается с силой гравитации. Такие выбросы характерны для ярких голубых переменных (LBV) и других нестабильных сверхгигантов.
До сих пор большинство моделей звёздной эволюции либо игнорировали этот этап, либо описывали его упрощённо, что приводило к серьёзным расхождениям с наблюдениями. Например, теории предсказывали существование множества чрезмерно ярких красных сверхгигантов, которые в реальности не наблюдаются (так называемый предел Хамфреиса-Дэвидсона). Также модели не могли объяснить происхождение наименее ярких одиночных звёзд Вольфа-Райе в галактиках с низкой металличностью, таких как Малое Магелланово Облако.
Новая модель, реализованная в популярном звёздном симуляторе MESA, физически обосновывает механизм выбросов. Согласно ей, когда звезда слишком сильно «раздувается» из-за радиационного давления, срабатывает порог, запускающий интенсивную потерю массы. Это останавливает дальнейшее расширение звезды и сбрасывает её внешнюю оболочку, что кардинально меняет её дальнейшую судьбу.
Учёные проверили свою модель, создав синтетические (смоделированные) популяции звёзд для Большого и Малого Магеллановых Облаков — наших галактик-спутников с известным и хорошо изученным звёздным составом. Результаты оказались впечатляющими: новая модель успешно воспроизвела ключевые наблюдаемые особенности. Она объяснила почти полное отсутствие звёзд за пределом Хамфреиса-Дэвидсона, предсказала корректное число красных сверхгигантов, звёзд Вольфа-Райе и O-звёзд, а также смогла объяснить существование тусклых одиночных звёзд Вольфа-Райе и редких WO-звёзд в бедных металлами галактиках, что ранее было невозможно.
Исследование также показало, что, хотя двойные взаимодействия по-прежнему играют важную роль в формировании многих звёзд Вольфа-Райе, значительная их часть может образовываться и в одиночных системах благодаря открытому механизму. Новая модель предсказывает, что менее 40% звёзд Вольфа-Райе должны находиться в тесных двойных системах, что хорошо согласуется с текущими наблюдениями.
Эта работа заполняет важный пробел в теории звёздной эволюции и предоставляет астрономам мощный инструмент для более точного моделирования звёздных популяций, их химического обогащения галактик и предсказания свойств их конечных стадий, таких как сверхновые.
Исследование доступно в виде препринта на платформе .