Ученые объяснили «пульсацию» древних звезд

Польские астрономы провели исследование длинных вторичных периодов у трети пульсирующих красных звезд-гигантов.

Согласно исследованию, опубликованному в научном журнале The Astrophysical Journal Letters, колебания яркости вызваны не внутренними процессами, а дополнительными бинарными карликами или бинарными компаньонами, скрытыми в облаках пыли, которая поглощается умирающими гигантами. 

Ученые из Варшавского университета в Польше проанализировали данные, полученные в ходе оптических и инфракрасных обзоров 16 тысяч красных гигантов с длительными вторичными периодами. Было найдено около 700 звезд с четко определенной кривой инфракрасного блеска. 

Сравнив кривые этих звезд в оптическом и инфракрасном диапазонах, исследователи выяснили, что у половины звезд показатели инфракрасного блеска немного снижались в тот момент, когда яркость красного гиганта находилась на пике. Более того, это снижение происходило в противоположность общему уменьшению блеска и в инфракрасном, и в оптическом диапазонах.



Одним из объяснений подобных изменений является наличие у звезды компаньона, или космического объекта, который влияет на показатели яркости при прохождении перед или за звездой.

Судя по амплитуде кривых блеска, компаньонами чаще всего становятся либо звезды очень низкой массы, либо коричневые карлики, так называемые субзвездные объекта с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца. 

По словам ученых, если компаньоны являются коричневыми карликами, то они могли начать свою жизнь в качестве небольших экзопланет и вытягивать материал из внешних оболочек красных гигантских звезд.

Это позволяет предположить, что большинство красных гигантов с длинными вторичными периодами вращаются вокруг объектов, которые раньше были экзопланетами.

В свою очередь, этот вывод поможет ученым использовать звезды-гиганты с длинным вторичным периодом в качестве трассеров для изучения планетарного населения Млечного Пути.



Когда звезды промежуточной массы, примерно в восемь раз превышающие массу Солнца, достигают сумерек своей жизни, они претерпевают драматические изменения.

В процессе превращения всего водорода в их ядрах в гелий, ядерный синтез внутри звезд прекращается, и ядро начинает сжиматься. В результате в область непосредственно вокруг ядра поступает больше водорода, образуя водородную оболочку; затем ядерный синтез начинается снова, выбрасывая гелий в ядро. Это называется горением водородной оболочки.

В это время внешние слои звезды сильно расширяются. Когда это произойдет, например, с Солнцем, оно выйдет за пределы орбиты Земли. Это красная гигантская ветвь звездной эволюции.

Яркость красных звезд-гигантов часто немного колеблется в течение регулярных периодов. Красная звезда-гигант Бетельгейзе – прекрасный тому пример. У нее есть несколько циклов яркости, в том числе один, который происходит примерно за 425 дней, и другой – за 185 дней. 

Они вызваны акустическими волнами, которые распространяются внутри звезды, когда она расширяется, сжимается и снова расширяется.

Самый длинный из циклов красного гиганта более загадочен. Это то, что ученые называют «длинным вторичным периодом», и его продолжительность составляет 5,9 лет. 

Не все звезды с гигантскими ветвями имеют длинные вторичные периоды, но многие из них. Ученые обнаружили длинный вторичный период примерно у трети всех известных звезд с гигантскими ветвями – и эти периоды не могут быть объяснены одинаково: дело либо во внутренних колебаниях, либо в магнитной активности, либо в наличии бинарного компаньона.