Массивные звёзды живут парами

Массивные звёзды спектрального класса О очень редки: их всего 0,00003% от общего количества светил главной последовательности (в миллионы раз меньше, чем красных карликов класса М). Масса такого голубого гиганта может достигать 60 солнечных (то есть до 200 раз тяжелее того же красного карлика). Поэтому подобные звёзды имеют огромное значение для эволюции Галактики в целом и земной жизни в частности: именно они, как считается, вносят основной вклад в наработку термоядерным синтезом тяжёлых элементов от кислорода и далее.

При взрывах сверхновых эти элементы рассеиваются по всей Галактике, и именно так на Земле появились важнейшие для жизни кальций и фосфор.

Однако, как считалось, из-за быстрого сгорания термоядерного топлива в их недрах голубые гиганты живут очень мало, буквально сотни миллионов лет. На Земле, будь она планетой у такого гиганта, жизнь, если верить современным датировкам её зарождения, даже не успела бы появиться. По крайней мере так до сих пор считалось.

Системы двойных звёзд с участием голубых гигантов были известны, но доминировало представление о необычности таких пар. Как оказалось, среди них редки именно одинокие звёзды. (Иллюстрация Fahad Sulehria.)

Учёные из Амстердамского университета (Нидерланды) исследовали вопрос о том, как много звёзд О-класса имеют пару — то есть обитают в системе двойной звезды. Напомним: сейчас доминирует теория о том, что такие звёзды обычно одиноки и не имеют светил-спутников. Как и многие гипотезы, эта не выдержала проверки практикой: обследование 71 голубого гиганта О-класса в шести рассеянных звёздных скоплениях Млечного Пути выявило, что 70% из них находятся в системах двойных звёзд.

Последствия этого факта весьма масштабны: всё наше представление об эволюции таких звёзд оказалось ошибкой. Дело в том, что такие пары неизбежно ведут к образованию тесных систем двойных звёзд и к «подпитке» более массивной звезды за счёт лёгкого компонента. При этом срок их жизни существенно увеличивается, серьёзно возрастает и время для наработки тяжёлых элементов, которые в целом «куются» в тем бóльших количествах, чем выше масса звезды.

Такие звёзды-вампиры, по результатам проведённого голландцами исследования, составили от 40 до 50% наблюдавшихся звёзд: они заимствовали водород у своих партнёров, продлевая свою жизнь и сокращая жизнь лёгкого напарника. Что интересно, вторая звезда может преждевременно превратиться в сверхновую, причём очень бедную водородом: в ней останутся почти одни тяжёлые элементы.

Вытягивание вещества более массивной звездой из менее массивной может привести и к образованию звезды Вольфа — Райе, и к появлению сверхновой. (Иллюстрация S.-C Yoon et al.)

По накопленным наблюдениям, примерно треть всех сверхновых галактик относятся именно к этому типу сверхновых — бедных водородом. Если ранее природа этого явления оставалась неясной, то с учётом установленного процента гигантов-вампиров такого рода события проще всего объяснить, предположив, что взрыв бедного водородом партнёра — закономерный итог «звёздного общежития», если партнёры массивны. Очевидно, существование как минимум части звёзд Вольфа — Райе также относится к результатам такого «обкрадывания» гигантом спектрального класса О более лёгкой звезды.

Другим важным следствием существования систем гигантских двойных звёзд является второй сценарий их взаимодействия — постепенное сближение по спирали заканчивается столкновением и весьма бурным слиянием, в процессе которого теоретически может формироваться куда более массивная звезда-сверхгигант.

Соответствующая работа опубликована в журнале Science.

Подготовлено по материалам NewScientist.