Астрономи дослідили відкриту 50 років тому зорю HD 144941, яка замістила весь водень у своїй атмосфері гелієм, та позбавили її статусу екстремально гелієвого надгіганта. ЇЇ потужне магнітне поле, а також відсутність слідів продуктів ядерних реакцій вказують, що зірка є молодим багатим на гелій світилом, а не маломасивним зоряним залишком наприкінці еволюції чи результатом злиття гелієвих карликів. Аналіз даних спектрографа Дуже великого телескопа про HD 144941 вчені опублікували у Astronomy & Astrophysics.
Дуже великий телескоп в пустелі Атакама. A. Ghizzi Panizza / ESO
Що це за зоря?
Гелієві особливості спектру HD 144941 вперше помітили ще 1970 року. З того часу зорю віднесли до так званих екстремально гелієвих зірок — екстремального підкласу світил із малою масою, порівняно великим радіусом та високим дефіцитом водню в атмосфері. Втім, вже перший спектральний аналіз, порівняний із моделями формування зоряних атмосфер, не побачив у зорі слідів продуктів жодних ядерних реакцій, які б вказали на її належність до спектрального класу В — бідних на водень карликових зірок.
Однак, водню у ній все ще було не більше п'яти відсотків, що відрізняло HD 144941 від будь-яких інших багатих гелієм зірок — наприклад, масивних зірок головної послідовності з високим вмістом гелію. У них його зазвичай від 30 до 50 відсотків. Так основним механізмом на пояснення характеристик зірки стало те, що її, імовірно, утворили два гелієвих білих карлика, що злилися разом. Втім, ще через деякий час космічний телескоп «Кеплер» помітив на поверхні HD 144941 плями, які зазвичай свідчать про магнітне поле зірок більш раннього віку. Власне тому група дослідників з Австрії та Ірландії взялася за спектрополяриметричні характеристики зірки, які б вказали на її магнітні властивості.
Якою вчені побачили HD 144941?
Астрономи обробили спектрополяриметричні спостереження спектрографа Дуже великого телескопа, FORS 2. Це дані про спектр випромінювання зорі разом із напрямом поляризації світла, які скажуть про її хімічний склад, однорідність поверхні, а також величину та особливості магнітного поля. Зокрема останнім пов'язують помічену «Кеплером» мінливість у видимій поверхневій яскравості HD 144941. І так з'ясувалося, що вона дійсно має магнітне поле, причому доволі потужне як для свого статусу екстремально гелієвого надгіганта — до 15 кілогаусів зі складною структурою, з огляду на криву блиску зорі. І тому, на думку дослідників, статус HD 144941 як екстремально гелієвої зорі варто передивитися.
Також за допомогою Дуже великого телескопа вдалося оцінити і атмосферні параметри HD 144941: мікро- і макротурбулентність газів зоряної атмосфери, її ефективну температуру, поверхневу гравітацію та навіть приблизну швидкість обертання.
Середня поздовжня зміна магнітного поля HD 144941 за результатами вимірювань усього спектру. Przybilla et al., 2021.
Так, порівнюючи параметри HD144941 з іншими зірками та моделюючи її еволюцію, з'ясувалося, що вміст металів у ній приблизно у чотири рази вищий, ніж оцінювали раніше. Хоча і все ще досить низький – приблизно на рівні однієї десятої сонячного. Однак на відміну від типових екстремально гелієвих зірок, HD144941, не страждає від нестачі вуглецю, а альфа-елементи, такі як неон або сірка, є надмірними порівняно із залізом, що зазвичай зустрічається в зірках з товстим диском або гало. Масу HD144941 оцінили у 8,1 сонячної, у температуру — у 22 тисячі кельвінів. Астрономи вважають, що HD 144941 — надшвидка зірка, викинута приблизно 6,2 мільйона років тому зі спірального рукава Стрільця або у результаті динамічного вильоту її з кластера, або у результаті вибуху наднової у подвійній системі.
Що вказало на молодість зорі?
Так вчені дійшли висновку, що замість того, щоб бути порівняно важкою і маломасивною зіркою, HD144941 є найекстремальнішим членом масивних магнітних зірок багатих на гелій, в яких він замінив майже весь атмосферний водень. Також,якщо нормувати вміст металів на вміст водню і порівнювати із вмістом цих елементів у молодих зірках на околицях Сонця, то значення наблизяться до сонячних і зроблять HD144941 схожою на типову молоду зірку з внутрішнього Чумацького Шляху. Вчені вважають, що в результаті HD144941 зобов'язана своїм гелієм зоряному вітру — він захоплює за собою плазму, але гелій падає назад в атмосферу і згодом накопичується, знижуючи абсолютний вміст інших хімічних компонентів.
Так зірка втратила свій статус екстремально гелієвої зірки, проте стала особливою молодою, сильно збагаченою гелієм зіркою, у якої процес накопичення гелію відбувався набагато ефективніше, ніж у зірок подібного типу. За підрахунками, HD144941 підніматиметься по галактичній широті, поки ймовірно не вибухне надновою приблизно на 1,1 кілопарсека над площиною Галактики, можливо, залишивши після себе магнетар.