Екстремальна гелієва зірка виявилася не тим, чим здавалося

Дослідження зірки HD 144941 показали, що вона – зовсім не те, чим здавалася раніше. Моделювання складу атмосфери зірки, вимірювання її магнітного поля, а також дані про її світимість та рух у Галактиці, отримані від космічного телескопа Гайя дозволили встановити, що вона є не результатом злиття двох білих карликів, як вважалося раніше, а незвичною молодою зіркою, надзвичайно бідною на водень. Про це розповідається в опублікованому в Astronomy & Astrophysics дослідженні.

Попередні дослідження HD 144941

Зірку HD 144941 було відкрито 1970 року. І вже перші дослідження показали, що ця зірка відноситься до досить незвичного класу зірок – екстремальних гелієвих зірок. Ці зірки характеризуються тим, що при масі меншій за масу Сонця вони мають радіус та світимість, порівнюваний із надгігантами. При цьому у спектрі таких зірок присутні лінії гелію, але майже відсутні лінії водню. Крім того, у таких зірок співвідношення карбону до гелію коливається у межах між 0,3 та 1 відсотком.

Але і серед екстремальних гелієвих зірок HD 144941 сильно вирізняється. Вміст водню у її атмосфері складає 5 відсотків, а значних слідів протікання у минулому киснево-водневого циклу термоядерних реакцій не спостерігається. Разом із тим ця зірка набагато більше схожа на екстремальні гелієві зірки, ніж на будь-який інший клас зірок. У 2000 році для пояснення утворення HD 144941 було запропоновано сценарій, у якому зливаються два гелієвих білих карлики й відтоді така природа цієї зірки вважається загальноприйнятою. Але дослідники. Але група астрономів з Австрії та Нідерландів вирішила докладніше вивчити дивні характеристики зірки та розібратися, що ж вона таке собою являє.

Нові дослідження

Перш за все астрономи провели власні дослідження за допомогою спектрополяриметру. Цей пристрій дозволяє не тільки визначити спектр зірки, але і вивчити ступінь та характер його поляризації, тобто те, як під дією магнітних полів розвертається площина електромагнітних коливань. Спектрополяриметр було приєднано до Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії, тож характеристики HD 144941 були вивчені дуже докладно. Також дослідники проаналізували велику кількість досліджень, проведених щодо HD 144941 раніше, що дозволило їм визначити характеристики її магнітного поля та атмосфери. І вже на цьому етапі зірка виявилася значно дивнішою, ніж це видавалося раніше. Річ у тім, що поляризація спектру вказувала на наявність потужного обертового поля, чого в екстремальних гелієвих зірок зазвичай не спостерігається.

Модель атмосфери зірки, створена на основі цих досліджень показує, що у її атмосфері значно більше металів, ніж це вважалося раніше, але їхній вміст все ще вдесятеро менший, ніж на сонці, що для такої старої зірки, якою за припущенням є HD 144941 дуже незвично. При цьому вміст карбону такий, як і у зірок головної послідовності, що теж дуже незвично для екстремальних гелієвих зірок. Між тим, якщо порівнювати вміст металів не з гелієм, а з воднем, то картина виходить дуже схожою на ту, що спостерігається у молодих зірок, які утворилися у центральних регіонах Чумацького Шляху.

Нарешті дані з космічного телескопа Гайя дозволяють оцінити масу, світимість та траєкторію руху HD 144941. Виявляється, що ця зірка має зовсім інше співвідношення світимості до маси, ніж в екстремальних гелієвих зірок. Її маса складає 8,1 маси Сонця. Трохи більше ніж шість мільйонів років тому вона була викинута з рукава Стрільця нашої Галактики внаслідок взаємодії з іншою зіркою і незабаром закінчить своє життя як наднова, перетворившись на магнетар.

Природа HD 144941

Якщо скласти усі ці факти разом, то виходить, що HD 144941 ніяк не може бути екстремальною гелієвою зіркою. Разом із тим є інший тип зірок, для якого характерний високий вміст гелію. Це – так звані багаті гелієм зірки. Вони належать до спектрального класу В, тобто є масивними та гарячими зірками із коротким періодом життя. Їхня атмосфера збагачується гелієм внаслідок комбінації потужного зоряного вітру та магнітних полів, які сприяють швидкій втраті решти елементів.

Такий сценарій добре узгоджується із новими даними про характеристики HD 144941 крім, власне високого вмісту гелію. Бо таких високих значень цього параметру у зірок цього типу раніше не спостерігалося. Тож, вчені дійшли до висновку, що ця зірка все ж є не екстремальною гелієвою зіркою, а просто дуже незвичною багатою на гелій молодою зіркою.