Богатые α-элементами звезды омолодились за счет поглощения своих компаньонов

Астрономы выяснили природу загадочной популяции массивных звезд-гигантов, богатых α-элементами, которые кажутся моложе, чем старые звезды толстого диска Млечного Пути. Оказалось, что на самом деле их возраст сравним с возрастом старого звездного населения нашей галактики, а  большую массу они приобрели за счет аккреции вещества с звезд-компаньонов асимптотической ветви гигантов. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

В случае маломассивных звезд содержание большинства химических элементов в их фотосферах мало меняется на протяжении большей части их жизни. Благодаря этому по звездному населению можно отслеживать эволюцию галактик и скоплений. В частности, если рассматривать химическую эволюцию галактики, то звезды, сформировавшиеся в ранние эпохи ее существования, обогащены элементами, рожденными в результате α-процесса, такими как O, Mg, Si, Ca и Ti. Молодые звезды, рожденные в более позднее время, содержат уже меньше α-элементов, так как сверхновые типа Ia, которые поставляют в межзвездную среду вещество с низким отношением [α-элемент/Fe], начинают играть более важную роль, чем сверхновые типа II, которые, в основном, и занимаются обогащением α-элементами внутригалактической среды. 

Получается, что звезды на главной последовательности, демонстрирующие обилие α-элементов, обычно старше, чем звезды с низким содержанием α-элементов. Однако ряд недавних исследований выявил существование популяции звезд-гигантов с массами более одной массы Солнца и с увеличенным отношением [α-элемент/Fe], которые кажутся моложе (возраст менее шести миллиардов лет), чем типичные старые звезды толстого диска, богатые α-элементами. Существование таких светил не предполагается в канонической схеме химической эволюции Млечного Пути и для объяснения их происхождения было предложено несколько теорий, таких как вспышки звездообразования у края галактической перемычки или результаты эволюции двойных систем. 

Группа астрономов во главе с Мэн Чжаном (Meng Zhang) из Пекинского университета опубликовала результаты исследований химического состава и кинематики 1467 молодых (возрастом менее шести миллиардов лет) звезд ветви красных гигантов с высоким содержанием α-элементов ([α-элемент/Fe]>0,18), выбранных из данных спектроскопических обзоров неба телескопом LAMOST. Данные по кинематике были получены космическим телескопом Gaia.

Оказалось, что найденные звезды демонстрируют ту же кинематику и содержание 

α-элементов и железа, что и каноническое старое звездное население толстого диска Млечного Пути. Однако многие из них, помимо высокого отношения [(N+C)/Fe], характеризуются еще и высоким отношением [Ba/Fe], что означает, что они обогатились ранее веществом, содержащим много бария и углерода. Наиболее вероятным механизмом будет аккреция со звезды-компаньона асимптотической ветви гигантов. Таким образом, большие массы кажущихся молодыми звезд, богатых α-элементами, на самом деле являются результатами эволюции двойных систем, а сами звезды принадлежат к старому звездному населению нашей галактики. 

Ранее мы рассказывали о том, как экстремальная гелиевая звезда оказалась необычной богатой гелием звездой и как астрономы уличили красного сверхгиганта в растрате массы перед взрывом.

Александр Войтюк