Астрономы отыскали популяцию ободранных компаньонами массивных гелиевых звезд

Астрономы впервые нашли целую популяцию горячих гелиевых звезд в двойных системах, массы которых попадают в промежуток между гелиевыми субкарликами и звездами Вольфа — Райе. Эти светила потеряли внешние оболочки в результате взаимодействия с компаньонами и хорошо подходят на роль прародителей вспышек сверхновых, обедненных водородом. Статья опубликована в журнале Science.

Если массивная (более 8 масс Солнца) звезда находится в двойной системе, то она может взаимодействовать со своим компаньоном, что приводит к срыву богатой водородом внешней оболочки, оставляя горячее и компактное гелиевое ядро с массой 2–8 масс Солнца. Считается, что светила с сорванными оболочками должны быть достаточно распространенными, относительно долго существовать и выступать как прародители вспышек сверхновых типа II, обедненных водородом, и слияний пар нейтронных звезд, которые возникали в таких системах.

К настоящему моменту известен ряд звезд с дефицитом водорода в двойных системах, таких как экстремальные гелиевые звезды, центральные звезды планетарных туманностей или массивные звезды Вольфа — Райе, однако они не попадали в нужный астрофизикам диапазон свойств массивных гелиевых звезд, и до недавнего времени была известна лишь одна наиболее интересная система.

Группа астрономов во главе с Марией Драут (Maria Drout) из Университета Торонто сообщила об открытии первой популяции массивных гелиевых звезд с сорванными оболочками в двойных системах. Первоначально ученые анализировали данные архивного ультрафиолетового обзора космическим телескопом Swift звезд в Магеллановых Облаках, затем 25 интересных кандидатов изучали спектроскопически при помощи одного из наземных Магеллановых телескопов.

Кинематика практически всех выбранных систем согласовалась с массивными звездами O-типа и B-типа, вся выборка была разделена на три класса. В первый класс (очень горячие звезды) вошли 8 звезд, в спектрах которых преобладают линии поглощения He II, а также наблюдались линии излучения/поглощения N IV и N V. Во второй класс (спектр представляет собой смесь двух звезд с разными температурами) вошли 8 звезд, спектры которых содержат линии поглощения He II и линии поглощения водорода в синей части спектра, наблюдаются также линии He I. В третий класс (потенциальные звезды главной последовательности В-типа) вошли 9 звезд с интенсивными линиями поглощения серии Бальмера и He I в спектрах. При этом набор моделей спектров систем гелиевой звезды и звезды главной последовательности демонстрирует аналогичное деление на три класса.

Исследователи определили, что звезды первого класса возникли в двойных системах, где две звезды имели очень разные начальные массы, или же обладают компаньонами в виде компактных объектов. Звезды второго класса близки к моделям, в которых гелиевая звезда дает от 20 до 80 процентов потока оптического излучения от системы. Спектры звезд третьего класса могут выглядеть как спектры изолированных гелиевых звезд из-за того, что гелиевая звезда в системе дает 80 процентов потока оптического излучения.

Найденные звезды горячие (60-100 тысяч кельвин), компактные и бедные водородом, это соответствует моделям звезд с начальной массой от 8 до 25 масс Солнца, которые утратили водородные оболочки из-за взаимодействия с компаньоном. Их массы попадают в промежуток между гелиевыми субкарликами и звездами Вольфа — Райе и они хорошо подходят на роль будущих прародителей сверхновых, бедных водородом.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые обнаружили частично обнаженную звезду промежуточной массы.