Астрономы выяснили, что звезда HD 144941, которая более полувека считалась экстремальной гелиевой звездой, на самом деле является очень необычным представителем богатых гелием звезд. Недостаток водорода у таких светил вызван не ядерными реакциями, а действием звездных ветров. Препринт работы доступен на сайте ArXiv.org.
Экстремальные гелиевые звезды (или переменные типа PV Телескопа) представляют собой очень редкий класс звезд. Впервые их открыли в середине прошлого века, с тех пор было обнаружено лишь немногим более двадцати таких светил. Это маломассивные сверхгиганты, в которых практически нет водорода, то есть эти звезды образовались не так, как другие звезды во Вселенной, которые рождаются за счет гравитационного сжатия холодных и плотных сгустков газа в молекулярных облаках.
Существуют два теоретических механизма образования таких светил. Первый заключается в слиянии гелиевого и углеродно-кислородного белых карликов в двойной системе, причем масса получившейся звезды не должна превысить предел Чандрасекара, иначе произойдет термоядерный взрыв. За счет ядерного горения гелия такая звезда вначале превратится в сверхгиганта, а затем — в белого карлика. Второй механизм предполагает, что экстремальные гелиевые звезды являются поздними стадиями эволюции некоторых звезд, покинувших асимптотическую ветвь гигантов и начавших свое превращение в белого карлика. В этом случае ядерное горение гелия в слоях вокруг ядра звезды вызывает быстрое расширение внешних слоев светила и дефицит водорода.
Группа астрономов во главе с Норбертом Пшибиллой (Norbert Przybilla) из Университета Инсбрука опубликовала результаты анализа данных наблюдений за звездой HD 144941, проведенных при помощи телескопов комплекса VLT, телескопа MPG, космического телескопа IUE и обзоров неба 2MASS и WISE.
HD 144941 была открыта в 1970 году и находится на расстоянии около 5,1 тысячи световых лет от Солнца. Радиус звезды составляет 3,8 радиуса Солнца, она в 8,1 раза массивнее Солнца, а ее эффективная температура оценивается в 22 тысячи кельвинов. Первоначально звезду отнесли к классу экстремальных гелиевых, однако в 1997 году выяснилось, что ее свойства не совсем типичны — HD 144941 демонстрировала необычно высокое содержание водорода, высокую поверхностную гравитацию, металличность сильно ниже солнечной, а также отсутствие продуктов каких-либо ядерных реакций, кроме горения водорода (ожидались продукты CNO-цикла и тройного альфа-процесса). Тем не менее звезду продолжили считать экстремальной гелиевой, предполагая, что она образовалась за счет слияния двух гелиевых белых карликов.
В работе исследователи обнаружили, что HD 144941 на самом деле представляет собой другой тип звезд, чем считалось изначально. Ученые обнаружили сильное продольное магнитное поле у светила со средним значением до девяти килогауссов. Поля могут достигать значения 15 килогауссов, что объясняет наличие пятен на видимой поверхности звезды, которые были замечены в 2018 году. Содержание металлов (элементов тяжелее гелия и водорода), полученное для HD 144941, оказалось примерно в четыре раза больше, чем в прошлых исследованиях. Отмечается также избыток углерода, по сравнению с другими экстремальными гелиевыми звездами, и избыток азота, неона и серы относительно содержания углерода, кислорода и железа.
Ученые пришли к выводу, что HD 144941 является наиболее экзотичным представителем класса богатых гелием звезд, а не экстремальных гелиевых звезд. Такие звезды представляют собой светила спектрального класса B, находящиеся на главной последовательности, у которых в атмосферах наблюдается недостаток водорода и металлов из-за действия звездных ветров. В данном случае звезда уникальна с точки зрения содержания гелия, поскольку почти весь водород в ее атмосфере замещен гелием, и представляет интересную цель для будущих спектрополяриметрических наблюдений с высоким разрешением для исследования ее магнитосферы и распределения химических элементов в фотосфере звезды.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли редкую массивную магнитную звезду, новую затменную двойную систему и почти 600 новых кандидатов в высокоскоростные звезды.
Александр Войтюк