Астронет: Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ Открытие самых массивных звезд. http://variable-stars.ru/db/msg/1246869

Открытие самых массивных звезд.
31.08.2010 21:47 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

Астрономы обнаружили целый "заповедник" самых массивных из известных на сегодняшний день звезд. Одна из них при рождении имела массу более 300 масс Солнца, что вдвое превышает теоретический предел на массу звезд в 150 солнечных масс, принятый в настоящее время. Существование этих монстров (в миллионы раз ярче Солнца!) может ответить на вопрос: насколько массивными могут быть звезды?

Группа астрономов под руководством Пола Кроутера (Paul Crowther), профессора астрофизики из Университета Шеффилда, использовала для наблюдений инфракрасную аппаратуру 8-метрового телескопа VLT ESO, а также архивные данные космического телескопа Хаббл, для изучения двух молодых звездных скоплений NGC 3603 и RMC 136. Первое из них представляет собой космическую фабрику, где происходит интенсивное формирование звезд в протяженных газово-пылевых облаках. Это скопление удалено от Солнца на 22 000 световых лет, то есть располагается в нашей Галактике. Зато скопление RMC 136, более известное как R136, расположено в туманности Тарантул (рис.1), принадлежащей соседней галактике Большому Магелланову Облаку, удаленному от нас на 165 000 световых лет. Это скопление также состоит из молодых, массивных и очень горячих звезд.

Рисунок 1. Туманность Тарантул. Ее общий вид (слева) получен 2,2-м телескопом ESO. Центральная часть (в центре) сфотографирована космическим телескопом Хаббл. А изображение звездного скопления R136 (внизу справа на правом фото) получено в ближнем ИК диапазоне 8,2-м телескопом VLT ESO с системой адаптивной оптики. . (Изображение: ESO/P. Crowther/C.J. Evans).

Оба эти скопления ранее уже подозревались в наличии массивных звезд. Сейчас ученые обнаружили несколько звезд с температурой поверхности более 40 000 градусов, что более чем в 7 раз превышает температуру на поверхности Солнца. Эти звезды в десятки раз массивнее и в миллионы раз ярче Солнца. Модельные расчеты показывают, что некоторые из них родились с массой более 150 солнечных масс. Вне конкуренции звезда R136a1 (рис.2): сейчас ее масса оценивается в 265 масс Солнца это самое массивное светило из когда-либо наблюдавшихся (к примеру: знаменитая звезда Эта Киля имеет массу всего 90-100 масс Солнца).

Три других гипергиганта в скоплении R136 имеют массы от 135 до 195 солнечных, при этом одна из них, возможно, двойная.

В скоплении NGC 3603 также были измерены массы двух звезд, входящих в двойную систему. Судя по оценкам, каждая из этих звезд при рождении имела массу около 150 солнечных.

Чем массивнее звезда, тем более мощный звездный ветер истекает с ее поверхности. Такие звезды живут недолго. Звезда R136a1 в момент своего рождения около миллиона лет обладала, по-видимому, еще большей массой, около 320 масс Солнца. С тех пор из-за мощнейшего звездного ветра она потеряла 1/5 часть своей массы: каждые 20 тыс. лет она теряет 1 массу Солнца. Эта звезда сейчас находится примерно в середине своей жизни; осталось около 1 млн лет до момента, когда она взорвется как сверхновая.

Можно для наглядности сравнить яркости звезды R136a1 и Солнца: если эту звезду поместить в Солнечной системе на место Солнца, то по яркости она превысит Солнце во столько же раз, во сколько само Солнце ярче полной Луны. Кроме того, большая масса этой звезды приведет к сокращению длительности года на Земле до трех недель, а сама Земля подвергнется невероятно мощному ультрафиолетовому облучению, что сделает жизнь на нашей планете невозможной.

Рисунок 2. Относительный размер некоторых звезд (слева направо): самый маломассивный красный карлик (0,1 массы Солнца); обычный желтый карлик типа Солнца; голубой карлик с массой 8 солнечных; звезда R136a1 с массой около 300 солнечных. Рисунок M. Kornmesser (ESO).

Такие сверхмассивные звезды чрезвычайно редки; они могут формироваться только в плотных звездных скоплениях. Чтобы разглядеть отдельные звезды в таких скоплениях а это удалось впервые именно в данной работе потребовалась высочайшая разрешающая способность инфракрасной камеры телескопа VLT.

Группа ученых оценила также максимально возможную массу для звезд в этих скоплениях и относительное количество самых массивных из них. Массу одиночной звезды невозможно измерить непосредственно: вывод о ее величине основывается на оценке температуры звезды и скорости, с которой она теряет массу. Как известно, массы самых легких звезд не опускаются ниже 80 масс Юпитера, меньшие массы имеют только коричневые карлики. Существует также верхний предел звездных масс, причем вновь открытые звезды вынуждают поднять эту планку почти вдвое теперь этот предел имеет значение около 300 солнечных масс.

В скоплении R136 четыре звезды имели в момент своего рождения массы более 150 солнечных; при этом они вносят почти половину общего вклада в мощный звездный ветер и излучение всего скопления. Вторую половину вносят около 100 000 остальных звезд этого скопления. Одна только звезда R136a1 создает ветер, мощность которого более чем в 50 раз выше мощности излучения всей туманности Ориона, ближайшей к Земле области массового формирования звезды.

Механизм формирования звезд такой большой массы пока не ясен. Из-за короткого времени жизни они очень редки, а их мощный звездный ветер затрудняет наблюдения. Поэтому обнаружение таких экстремальных объектов как R136a1 ставит перед теоретиками сложные проблемы. Не ясно даже, родились эти звезды такими массивными или же образовались от слияния звезд меньшей массы.

Звезды с массами от 8 до 150 солнечных взрываются в конце своей короткой жизни как сверхновые. При этом образуются экзотические остатки - нейтронные звезды или черные дыры. Обнаружение звезд с массой от 150 до 300 солнечных повышает шансы для теории, предсказывающей существование экстремально ярких сверхновых, возникающих из-за неустойчивости, вызванной рождением пар частица-античастица. Такие огромные звезды должны взрываться задолго до коллапса их ядра. Эти сверхновые явление особенное, поскольку при взрыве они разлетаются полностью, без остатка, выбрасывая в окружающее пространство вещество в виде железа массой до 10 масс Солнца. Существование таких звезд полностью снимает проблему максимального значения массы звезд. Несколько кандидатов на такие взрывы уже были замечены в последние годы.

Источники: Sciencedaily.com, arxiv.org