Учёные нашли «обнажённые» звёзды — недостающее звено в эволюции перед взрывом килоновой

Международная команда астрофизиков совершила прорыв, который может переписать сценарий рождения тяжелых металлов во Вселенной. Обнаружен новый класс звезд — так называемое «недостающее звено» в цепочке событий, ведущих к слиянию нейтронных звезд и мощнейшим взрывам килоновых. Эти взрывы, как считается, являются единственной «кузницей» для золота, платины и серебра, и теперь наука получила ключ к пониманию того, как именно формируются такие системы.

Тайна «пропавших» звезд раскрыта

Долгое время астрономы сталкивались с парадоксом. С одной стороны, были известны малые и сверхмассивные обнаженные гелиевые звезды (например, звезды Вольфа-Райе). С другой — существовали теоретические модели, предсказывающие необходимость звезд промежуточной массы для образования килоновых. Однако звезды с массой от двух до восьми солнечных, лишенные своей водородной оболочки, никак не удавалось обнаружить. Это породило гипотезу о «разрыве масс гелиевых звезд», ставящую под сомнение сами основы звездной эволюции. Исследовательская группа под руководством доцента Университета Торонто Марии Друт нашла выход из этого тупика. Ученые сместили фокус наблюдений с видимого спектра на ультрафиолетовый. Оказалось, что свет от «голых» гелиевых ядер попросту теряется на фоне яркого свечения их массивных компаньонов в привычном для нас диапазоне.

Охота в ультрафиолете и первые результаты

Целью поиска стали не отдаленные галактики, а ближайшие соседи Млечного Пути — Большое и Малое Магеллановы Облака. В этих карликовых галактиках астрономы идентифицировали 25 кандидатов, которые идеально соответствуют параметрам недостающего звена. Это звезды, которые уже прошли стадию «ограбления» внешних слоев своим компаньоном и теперь представляют собой плотные, горячие гелиевые ядра. Один из обнаруженных объектов преподнес сюрприз. Вопреки ожиданиям, эта звезда не полностью лишилась водородной оболочки. Если подобный механизм является нормой для всего класса, это означает, что многие такие объекты могут «прятаться у всех на виду», будучи гораздо холоднее и крупнее, чем считалось ранее.

Эволюция двойной системы: от гиганта до килоновой

Путь к взрыву килоновой начинается с пары звезд, одна из которых имеет массу от 8 до 25 солнечных. Ее компаньон постепенно перетягивает на себя внешние водородные слои, оставляя обнаженное гелиевое ядро. Когда топливо в таком ядре заканчивается, происходит вспышка сверхновой, формирующая нейтронную звезду. После этого роли меняются: новорожденная нейтронная звезда начинает поглощать вещество своего уже «обнаженного» партнера, который в итоге тоже взрывается как сверхновая. В результате образуется тесная двойная система из двух нейтронных звезд. Вращаясь вокруг общего центра, они излучают гравитационные волны, теряя энергию и неумолимо сближаясь. Финалом этого процесса становится столкновение — килоновая, которая и выбрасывает в космос тяжелые элементы. Для только что обнаруженных 25 объектов этот сценарий — дело далекого будущего, но сам факт их существования подтверждает, что природа следует предсказанному пути. Ключевой проблемой, мешавшей открытию, стало то, что видимый свет от гелиевых звезд заглушается излучением их более ярких компаньонов. Использование ультрафиолетового диапазона позволило «увидеть» то, что было скрыто. Это открытие не только закрывает пробел в теории звездной эволюции, но и дает астрономам новый инструмент для поиска потенциальных «фабрик» золота и платины во Вселенной. Обнаружение звезд, которые еще не полностью растеряли водород, заставляет пересмотреть методы оценки их физических параметров и, возможно, приведет к пересмотру количества потенциальных источников килоновых в наблюдаемой части космоса.