В последние пять лет международная команда астрономов провела масштабное исследование, которое пролило свет на свойства жёлтых гипергигантов — класса тяжёлых звёзд, известных своими драматическими всплесками активности. В центре внимания оказались три звезды: Ро Кассиопеи (Rho Cassiopeiae), HR 8752 и HR 5171A. Исследование показало, что Ро Кас периодически испытывает циклические всплески каждые 10-40 лет, сопровождающиеся значительными колебаниями температуры поверхности.
Ро Кассиопеи.Художественное представление желтой гипергигантской звезды, вокруг которой образуются газовые оболочки из-за повторяющихся вспышек, наблюдавшихся за последние 130 лет.Alex Lobel
Алекс Лобель из Королевской обсерватории Бельгии (ROB) стал одним из участников этого международного проекта, который объединил исторические данные за 138 лет. Результаты, опубликованные в журнале Astronomy and Astrophysics, показывают, что интенсивные пульсации являются катализаторами этих масштабных извержений. Эти открытия также помогают лучше понять стремительную эволюцию жёлтых гипергигантов и их потенциальное превращение в яркие голубые переменные звёзды или взрывообразные сверхновые.
Жёлтые гипергиганты: звёзды на грани
Гипергиганты — одни из самых массивных и ярких звёзд в нашей галактике. Они демонстрируют повторяющиеся и драматические всплески активности, которые на протяжении десятилетий ставили астрономов в тупик. К важным представителям этого класса относятся Ро Кассиопеи, HR 8752 и HR 5171A. Эти звёзды находятся на завершающей стадии своей быстрой эволюции, предоставляя уникальные данные о жизненном цикле очень тяжёлых звёзд, обладая температурами поверхности, сопоставимыми с солнечными, но будучи в 500 000 раз ярче.
Изучение гипергигантов предоставляет астрономам редкую возможность заглянуть в поздний этап жизни массивных звёзд. В частности, мы можем наблюдать стадию, предшествующую их превращению в сверхновые звёзды коллапса ядра или, альтернативно, в другой класс более горячих гипергигантов, известных как яркие голубые переменные.
Этот переход происходит, когда жёлтые гипергиганты быстро эволюционируют через так называемую жёлтую эволюционную пустоту в верхней части диаграммы Герцшпрунга-Рассела, где отображаются температура и светимость звёзд. Понимание повторяющихся всплесков и пульсаций жёлтых гипергигантов помогает астрономам уточнять теоретические модели продвинутых стадий звёздной эволюции и улучшать понимание циклических явлений звёздных извержений.
Долгосрочные наблюдения и открытия
В ходе исследования, проведённого международной командой учёных из Нидерландов (Университет Лейдена), Бельгии (ROB) и Великобритании (Университет Дарема), также были учтены ценные данные от любительских астрономов со всего мира. Исследователи сосредоточились на Ро Кас, одной из самых изученных и видимых невооружённым глазом гипергигантов, анализируя долгосрочную изменчивость яркости с 1885 по 2023 год. Этот обширный набор данных позволил им исследовать его исключительные физические свойства, а также начало и развитие трёх крупных атмосферных всплесков в 1986, 2000 и 2013 годах.
Диаграмма Герцшпрунга-РасселаД.ИльинCC0
Долгосрочные наблюдения раскрывают увлекательный паттерн: Ро Кас демонстрирует циклические атмосферные извержения примерно каждые 10-40 лет, каждое из которых сопровождается значительными колебаниями температуры поверхности, варьирующимися от 4500 до 7500 °C. Новые находки предоставляют уникальную возможность следить за очень массивной звездой на фоне ускоренных эволюционных изменений.
Пульсации и их влияние на извержения
Впервые команда вычислила точные отношения калибровки температуры на основе надёжных спектроскопических данных, объединённых с фотометрическими наблюдениями, проведёнными с 1962 по 2020 год. Эта новая методология позволяет более точно анализировать эти экстремальные звёзды, в частности динамическое поведение их огромных атмосфер (жёлтые гипергиганты имеют диаметры от 400 до 700 раз больше солнечного).
Исследование показывает, что пульсации Ро Кас становятся более интенсивными перед событием всплеска. В частности, периоды пульсаций, наблюдаемые в кривой яркости гипергигантов в видимом диапазоне (V-диапазон), удлиняются, а амплитуды пульсаций увеличиваются в годы, предшествующие событию извержения. Это сигнализирует о том, что сильные радиальные пульсации играют решающую роль в инициировании повторяющихся всплесков, которые произошли шесть раз за последние 138 лет, с временными интервалами в 10, 41, 40, 14 и 13 лет.
По словам доктора Лобеля, соавтора исследования, «впервые было проведено тщательное исследование с использованием практически всех доступных исторических данных о Ро Кас, собранных из литературы, начиная с 19 века. Кроме того, мы смогли объединить их с новыми наблюдениями, включая ценные вклады любительских астрономов».
Эволюция других жёлтых гипергигантов
Исследование также охватило двух других известных жёлтых гипергигантов — HR 8752 и HR 5171A. Установлено, что HR 8752 эволюционирует по синей эволюционной траектории после 1996 года, при этом его визуальная яркость оставалась практически постоянной с 2017 по 2023 год. HR 5171A возобновил свою пульсационную активность в начале 2018 года после периода постепенного снижения яркости.
Взрыв сверхновой звездыPicLumen
Новые исследования и наблюдения имеют важное значение, поскольку они предоставляют важные данные о ускоренной эволюции жёлтых гипергигантов. В целом, это не только улучшает наше понимание экстремальных звёзд, таких как Ро Кас и их повторяющиеся извержения, но и способствует более широкому пониманию жёлтых гипергигантов, их изменчивости и значимости для звёздной эволюции.
Исследование жёлтых гипергигантов открывает новые горизонты в астрономии и помогает нам лучше понять сложные процессы, происходящие в звёздах на завершающих стадиях их жизни. Эти массивные и яркие звёзды, обладая уникальными свойствами, продолжают удивлять учёных и вдохновлять на дальнейшие исследования. Понимание их поведения и эволюции не только обогащает наши знания о космосе, но и помогает предсказать судьбу других звёзд, включая наше Солнце.
