Сверхгиганты

Когда в ядре звезды выгорает весь гелий (точка 14 графиков 1 и 2), звезда переходит на асимптотическую ветвь гигантов и становится красным или желтым сверхгигантом (или AGB звездой от английского asymptotic giant branch star, такое название было дано из-за поведения ее эволюционного трека на диаграмме Г-Р, на графиках это точки 14-15).

На этой стадии у сверхгиганта имеется вырожденное инертное углеродное ядро, в котором не идут ядерные реакции, оно окружено горящей гелиевой оболочкой, а она в свою очередь окружена горящей водородной оболочкой. Имеется глубокая конвективная зона. Эта структура показана на врезках (f) графиков 1 и 2 а также это точки H K на графике 7.

Ситуация в какой то мере напоминает историю со звездой на ветви гигантов, когда она имела инертное гелиевое ядро, окруженное горящей водородной оболочкой. Гелиевый слоевой источник вообще то нестабилен, в горящей гелиевой оболочке наблюдаются тепловые вспышки (в задаче STEV не запрограммировано). Опять, как и на ветви гигантов происходит сильное возрастание конвекции, опускание конвективной оболочки вниз и так называемое второе вычерпывание (second dreage -up). На графике 2 это точка 15, на графике 7 - это точка K.

Дальнейшая эволюция на ветви сверхгигантов

Если звезда достаточно массивна, для того что бы достигнуть центральной температуры примерно в 6 10⁸K , необходимой для горения углерода, то она будет эволюционировать и дальше. В звездах же подобных Солнцу углерод никогда не загорится.

Массивные сверхгиганты, находящиеся на последних стадиях эволюции, имеют весьма сложное строение. Они состоят из нескольких вложенных друг в друга сферических оболочек.

Как известно из теории эволюции звезд, на основе ядерных превращений в ядре звезды будут синтезироваться все новые и новые элементы, вплоть до элементов железного пика. В тоже время будет продолжаться горение элементов в слоевых источниках вокруг ядра. В сложном, далеко проэволюционировавшем сверхгиганте будет инертное железное ядро и последовательные горящие оболочки из кремния, неона, кислорода, углерода, гелия и водорода. В задаче STEV промоделировано горение водорода, гелия, углерода и кислорода.

Времена выгорания все более тяжелых элементов все убыстряются, и время горения кремния составляет всего несколько дней.

Скорость сжигания элементов звездой 15M☉

Горение водорода. 10 млн. лет

Горение гелия 1 млн. лет

Горение углерода 300 лет

Горение кислорода 200 дней

Горение кремния 2 дня

Сверхгиганты имеют очень протяженные и разряженные атмосферы, которые трудно удерживать гравитационным силам. Следует отметить необыкновенно сильную потерю массы звездами на стадии сверхгигантов, которая обусловлена не только звездным ветром с разряженной оболочки, но и сильными тепловыми пульсациями звезды, которые помогают ей терять атмосферу. Наблюдения показывают, что сверхгиганты пульсируют с периодом от 200 до 600 дней. Эти потери уносят прочь вновь произведенные элементы, такие как например углерод, а также частички пыли, которая формируется в сравнительно холодных атмосферах этих сверхгигантов. Таким образом, истечение материи с поверхности сверхгигантов помогает формировать пылевые и молекулярные облака, из которых в свою очередь потом формируются новые звезды и планеты.

Наиболее известный красный сверхгигант - это α Ориона ( α Ori) - Бетельгейзе, так как Бетельгейзе - неправильная переменная, то ее радиус изменяется R=550-920R_☉R. Светимость также меняется, но примерно равна L≈15 10³L_☉.