Астрономія
Астрономія

Астрономи дослідили перемішування речовини всередині масивних зірок

Дослідники проаналізували коливання 26 зірок із масами від трьох до десяти сонячних та створили профілі перемішування речовини між ядром і поверхнею. Такий процес є важливим для еволюції світил. Відповідна стаття надрукована у журналі Nature Astronomy.

L. Calçada / ESO

L. Calçada / ESO

Як перемішування речовини всередині масивної зірки впливає на неї?

Зірки, більш ніж вдвічі масивніші за Сонце, здійснюють синтез водню в своєму ядрі через вуглецево-азотний цикл, тобто ланцюжок термоядерних реакцій за участю вуглецю, азоту та кисню. Велика кількість енергії, що при цьому виділяється, спричиняє конвекцію у ядрах цих зірок. Як наслідок, увесь водень, що надходить у конвективне ядро, може бути використаний як паливо. Тому будь-які процеси змішування, що відбуваються у перехідній області між конвективним ядром і оболонкою зірки, впливають на транспортуванням хімічних елементів у ядро ​​та на еволюцію таких світил. Глобальний розподіл хімічних елементів всередині зірки визначається численними динамічними процесами. Вони можуть вводити свіжий водень у конвективне ядро, що призводить до більш масивного ядра гелію. І навпаки, матеріал з ядра може транспортуватися на поверхню зірки.

Яке дослідження провели вчені?

Для того, щоб дослідити це явище, астрономи звернулися до астросейсмології, яка вивчає коливання зірок. Зокрема, вчених цікавив особливий тип хвиль всередині світил, що викликають такі коливання — він називається гравітаційними модами. Такі хвилі особливо чутливі до фізичних процесів у конвективних зонах світил. Дослідники обрали 26 пульсуючих змінних зірок з каталогів телескопа «Кеплер» та проаналізували їхні періоди обертання і гравітаційні моди, щоб дізнатися більше про перемішування матеріалу у їхніх надрах. Маса зірок становила від трьох до восьми сонячних.

Про що вони дізналися?

Астроном виявили, що усі зірки мають широкий спектр ефективності перемішування матеріалу: у деяких світил з вибірки цей процес майже не відбувається, тоді як інші демонструють набагато вищу ефективність. Це пов’язано не з масою чи віком зірок, а з різницею у їхньому обертанні. Так, дев'ять зірок вибірки обертаються зі швидкістю вище 70% критичної швидкості, при якій вони зруйнувалися б. Дослідники роблять висновок, що внутрішні профілі перемішування майже всіх зірок радіально розшаровані, а не є постійними. Більшість зірок, тобто 17 із 26, демонструють конвективне проникнення матеріалу в шар навколо ядра. Крім того, зірки мають різні профілі перемішування речовини в оболонці.