Astronet > Samaya "chistaya" zvezda

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Na saite

Astrometriya

Astronomicheskie instrumenty

Astronomicheskoe obrazovanie

Astrofizika

Istoriya astronomii

Kosmonavtika, issledovanie kosmosa

Lyubitel'skaya astronomiya

Planety i Solnechnaya sistema

Solnce

Samaya "chistaya" zvezda
4.11.2002 22:35 | M. E. Prohorov/GAISh, Moskva

Veshestvo, kotorym okazalas' zapolnena Vselennaya posle rekombinacii sostoyalo v osnovnom iz vodoroda i nekotorogo kolichestva geliya (23% po masse). Byli i drugie legkie elementy (deiterii, litii i t.d.) no v kraine malyh kolichestvah. Vse oni obrazovalis' v rannei Vselennoi na stadii pervichnogo nukleosinteza.

A vot v veshestve, kotoroe my vidim vokrug nas, tyazhelye elementy est', prichem ih dostatochno mnogo. Astronomy nazyvayut vse eti elementy (vse, krome vodoroda i geliya) metallami, a ih obilie oboznachayut bol'shoi bukvoi Z. Elementy do zheleza (vklyuchitel'no) voznikayut pri termoyadernyh reakciyah, protekayushih v yadrah zvezd, a eshe bolee tyazhelye obrazuyutsya pri vspyshkah sverhnovyh. Eto oznachaet, chto vse veshestvo, kotoroe my vidim pobyvalo v nedrah zvezd ili peremeshalos' s veshestvom tam pobyvavshim.

Teper' o "samoi chistoi" zvezde

Otkryta ona byla tak. Snachala byl proveden obzor HES (Hamburg/ESO) na nebol'shom 1-m shmidtovskom teleskope s ob'ektivnoi prizmoi. Instrument pozvolyal issledovat' ob'ekty s B<17.5 i poluchat' dlya nih spektry s razresheniem 15 $\AA$ . Cel'yu etogo obzora bylo vyyavlenie ob'ektov raznyh tipov (sostavlenie spiskov ih kandidatov) - kvazarom, zvezd s himicheskimi anomaliyami - v tom chisle i zvezd s sil'nym deficitom metallov.

Spisok zvezd kraine bednyh metallami okazalsya nevelik. V nem prisutstvovala zvezda HE0107-5240 (nasha geroinya) s koordinatami $\alpha=01^h 09^m 29.1^s$ , $\delta=-52^\circ 24' 34''$ na epohu (J2000) i zvezdnoi velichinoi B=15.86. Zatem spektr etoi zvezdy s umerennym razresheniem byl poluchen na 2.3-m teleskope v observatorii Siding Spring. Eto nablyudenie pokazalo, chto zvezda deistvitel'no predstavlyaet bol'shoi interes, i ee pronablyudali na odnom ih chetyreh 8.2-m teleskopov VLT na observatorii Paranal v Chili.

Analiz etogo vysokotochnogo spektra pokazal, chto zvezda HE0107-5240 yavlyaetsya krasnym gigantom (t.e. vodorod v ee centre uzhe vygorel i teper' deistvuet sloevoi istochnik vokrug gelievogo yadra), poverhnostnaya temperatura zvezdy T_eff=5100 $\pm$ 150 K, vozrast okolo 12 milliardov let, a massa $M\approx0.8M_\odot$ (poslednie dve velichiny polucheny iz analiza evolyucionnyh trekov). HE0107-5240 - zvezda sfericheskoi sostavlyayushei Galaktiki i nahoditsya daleko ot galakticheskogo diska. No samoi vazhnoi velichinoi okazalos' obilie zheleza [Fe/H]=-5.3 $\pm$ 0.2 (!).

(Poyasnim, otnoshenie dvuh elementov vzyatoe v kvadratnye skobki oznachaet
[A/X] = log₁₀(N_A/N_B) - log₁₀(N_A/N_B)_o
t.e. na skol'ko otnoshenie chisla atomov etih elementov v zvezde otlichaetsya ot Solnechnogo.)

Eto oznachaet, chto v HE0107-5240 zheleza v 200 000 raz men'she, chem v Solnce, V solnce odin atom zheleza prihodit'sya na 31 000 atomov vodoroda, a v HE0107-5240 - na 6 800 000 000.

Eshe 10-15 let nazad samye bednye metallami zvezdy, kotorye byli naideny v sharovyh skopleniyah Mlechnogo Puti, byli bednee Solnca po himsostavu vsego lish' v 300 raz (ili chut' bol'she). V poslednie 10 let udalos' naiti neskol'ko zvezd s sushestvenno bol'shim deficitom metallov. Rekordsmenom sredi nih byla zvezda CD -38^o 245 c [Fe/H]=-3.98, t.e. v 10 000 bolee bednaya zhelezom po sravneniyu s Solncem. (Ee spektr pokazan na risunke.)

No vse ne tak prosto

Zvezda HE0107-5240 ochen' bedna zhelezom, no vot ryad drugih elementov prisutstvuet v nei v sushestvenno bol'shih kolichestvah. Prichem otnoshenie chisla atomov etih elementov k zhelezu prevoshodit solnechnoe na neskol'ko poryadkov (ot 2 do 5). Avtory dayut neskol'ko ob'yasnenii etomu fenomenu.

Raspredelenie elementov tyazhelee Mg ochen' pohozhe ne to, kotoroe vybrasyvaetsya v obolochke sverhnovoi tipa II s massoi 20-25M_o. Esli takaya sverhnovaya vzorvalas' ryadom so zvezdoi HE0107-5240 - ona mogla ee "zagryaznit'".
Esli HE0107-5240 byla dvoinoi sistemoi s sushestvenno bolee massivnym kompan'onom, to takoe zagryaznenie stanovilos' pochti sovershenno neizbezhnym.
Obolochka zvezda mogla byt' obogashena tyazhelymi elementami pri periodicheskih prohozhdeniyah cherez disk Galaktiki.
A ob'yasnenie obiliya C, N i Na - mozhet imet' vnutrennie prichiny, esli pri vyhode na stadiyu krasnogo giganta v zvezde imelo mesto peremeshivanie.

Kakie mozhno sdelat' vyvody

Zvezda HE0107-5240 obrazovalas' iz oblaka gaza s [Fe/H] $\simeq$ 5.3. Eto ne dozvezdnyi gaz, v kotorom Fe/H=0, no uzhe ochen' blizkoe k nemu veshestvo.

HE0107-5240 - ochen' staraya zvezd, vozmozhno ona iz samyh staryh v Galaktike. Ee vozrast blizok vozrastu Vselennoi (samaya populyarnaya ocenka kotorogo segodnya 13.6 milliardov let). No iz-za anomal'nogo himicheskogo sostava sravnivat' ee vozrast s vozrastami drugih zvezd dostatochno tyazhelo.

Ranee schitalos', chto nachal'naya funkciya mass zvezd pervogo pokoleniya (population III) byla sdvinuta v storonu vysokih mass. Eto ob'yasnyalos' tem, chto dzhinsovskaya massa (razmer kollapsiruyushei pod deistviem sobstvennoi gravitacii oblasti v odnorodnoi mezhzvezdnoi srede pri zadannoi temperature) zavisit on nalichiya metallov, tak kak ih rol' v ohlazhdenii sovremennoi mezhzvezdnoi sredy opredelyayushaya). V ih otsutstvii (pri Z<10^-4Z_o) etu rol' vypolnyayut molekuly, v pervuyu ochered' molekula vodoroda H₂, no oni delayut eto menee effektivno. Odnako otkrytie zvezdy HE0107-5240 s massoi 0.8M_o govorit o tom, chto i sredi zvezd 1-go pokoleniya byli malomassivnye ob'ekty.

I pod konec dva voprosa (s otvetami).
Pochemu byla otkryta imenno takaya zvezda?
Zdes' skladyvaetsya neskol'ko faktorov: (1) Po-vidimomu, zvezdy 1-go pokoleniya v osnovnom byli zametno bolee massivnymi. No evolyuciya takih zvezd dlitsya menee 10-12 milliardov let, vse oni uzhe "progoreli". (2) Zvezda s massoi 0.8M_o - samaya massivnaya iz teh, kto mogli dozhit' ot epohi nachala zvezdoobrazovaniya do nashih dnei. Ona uzhe pokinula glavnuyu posledovatel'nost', gorenie vodoroda v ee centre zakonchilos', tam nahoditsya izotermicheskoe gelievoe yadro, okruzhennoe sloevym istochnikom. Zvezda pereshla na vetv' (stadiyu) krasnyh gigantov i stala yarche, chem byla na glavnoi posledovatel'nosti - teper' ee legche uvidet'. (3) Ishodnyi obzor (HES na 1-m shmidtovskom teleskope s ob'ektivnoi prizmoi) registriroval ob'ekty do 17.5 zvezdnoi velichiny. Krasnogo giganta HE0107-5240 v hode etogo obzora smogli zaregistrirovat' s rasstoyaniya ~11 kpk ot Solnca. A bolee blizkie, no menee massivnye i menee yarkie zvezdy glavnoi posledovatel'nosti - okazalis' za predelami chuvstvitel'nosti obzora.

Skol'ko eshe podobnyh zvezd mozhet byt' v Galaktike?
Ochen' malo. Analiz rezul'tatov obzora HES i bolee rannih pokazyvaet, chto chislo zvezd s deficitom metallov bystro ubyvaet po mere uvelicheniya iz "chistoty". Mozhno ozhidat', chto v galaktike vsego okolo desyatka zvezd podobnyh HE0107-5240.

(Zametka napisana po materialam stat'i v zhurnale Nature, 419, 904-906, (2002) i press-reliza ESO. )

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdy - zvezdy naseleniya III - himicheskii sostav zvezd - zvezdoobrazovanie Publikacii so slovami: zvezdy - zvezdy naseleniya III - himicheskii sostav zvezd - zvezdoobrazovanie
Sm. takzhe: M16: stolpy sozidaniya Vybrosy iz protozvezd v Zmee Chernaya dyra razrushaet zvezdu: animaciya CG4: globula i galaktika NGC 604: gigantskie zvezdnye yasli NGC 7714: vspyshka zvezdoobrazovaniya posle stolknoveniya galaktik Tumannost' Konus ot teleskopa imeni Habbla Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]

Versiya dlya pechati