Сверхгиганты

Бетельгейзе, красный сверхгигант (Hubble Space Telescope)

Когда в ядре звезды выгорает весь гелий, звезда переходит в стадию сверхгигантов на асимптотическую горизонтальную ветвь и становится красным или желтым сверхгигантом. Сверхгиганты отличаются от обычных гигантов, также гиганты отличаются от звезд главной последовательности. Они имеют сложное строение со многими зонами, в которых происходят ядерные реакции.(см. ядерные реакции в сверхгигантах). Первоначально в вырожденном ядре происходит превращение гелия в углерод и кислород. Кроме того, имеется тонкая гелиевая оболочка, в которой идут ядерные реакции, а вокруг нее водородная - также с ядерными реакциями. Внешний водородный слоевой источник соседствует с глубокой конвективной зоной, которая перемешивает все пространство от слоевого источника до поверхности (см. строение сверхгигантов).

Характерной особенностью фазы сверхгигантов, по-видимому, является нестабильность горящей гелиевой оболочки, в которой происходят тепловые вспышки. Эти вспышки высвобождают энергию во много раз большую (от сотен до миллиона раз), чем энергия выделяющаяся в водородном слоевом источнике. Вспышки в гелиевом слоевом источнике приводят к тепловой пульсации звезд находящихся на стадии сверхгигантов. Периоды пульсаций таких звезд составляют от нескольких тысяч лет для звезд с массами 5М_sun до сотен тысяч лет для звезд с массами 0.6М_sun.

Тепловые вспышки в гелиевом слоевом источнике приводят к перемешиванию всей звезды и в частности к появлению углерода на поверхности, что приводит к формированию так называемых углеродных звезд, у которых отношение C/O >1, в отличие от характерного для космоса C/O ~0.4.

Дальше сценарий эволюции отличается для звезд с M_*<8М_sun и M_*>8М_sun. Звезды с M_*<8М_sun будут иметь вырожденное углеродное ядро, их оболочка рассеется (планетарная туманность), а ядро превратится в белый карлик. Звезды с M_*>8М_sun будут эволюционировать дальше. Чем массивнее звезда, тем горячее ее ядро и тем быстрее она сжигает все свое топливо. При этом происходит синтез все новых элементов вплоть до элементов железного пика. На ядре железа процесс синтеза тяжелых элементов останавливается, т.к. реакции слияния ядер железа и более тяжелых элементов идет с поглощением энергии. Такие условия могут быть реализованы только в момент взрыва, что и происходит в дальнейшем при взрыве Сверхновой типа II.

Звезда перед взрывом сверхновой

После выгорания углерода в массивной звезде могут последовательно образовываться следующие элементы : кислород, кремний, железо. При этом выделяется все меньше и меньше энергии и как результат все укорачивается временная шкала выгорания элемента.

После этого для звезд с М_*=10+3М_sun наступает конец ядерных превращений, ядро коллапсирует и звезда взрывается как Сверхновая типа II (следует отметить, что оценка массы звезды, которая может взорваться как сверхновая дана без учета потери массы, которая по современным представлениям весьма значительна на стадии гигантов и сверхгигантов).

Строение сверхгигантов и ядерные реакции в сверхгигантах.

И.Миронова