Недавнее пятилетнее исследование позволило по-новому взглянуть на свойства желтых гипергигантов, класса тяжелых звезд, известных своими драматическими вспышками. Ученые сосредоточились на Rho Cassiopeiae (Rho Cas), HR 8752 и HR 5171A, выявив, что Rho Cas демонстрирует циклические выбросы каждые 10-40 лет, сопровождающиеся значительными колебаниями температуры его поверхности.
Алекс Лобел из Королевской обсерватории Бельгии (ROB) участвовал в этом международном исследовании, в котором были собраны исторические данные за 138 лет. Результаты, опубликованные в журнале Astronomy and Astrophysics, показывают, что мощные пульсации вызывают эти массовые извержения. Они также дают более четкое представление о быстрой эволюции желтых гипергигантов и их потенциальной трансформации в светящиеся голубые переменные звезды или взрывающиеся сверхновые.
Желтые гипергиганты
Гипергиганты являются одними из самых массивных и ярких звезд в нашей галактике. Они демонстрируют повторяющиеся и драматические вспышки, которые озадачивали астрономов на протяжении десятилетий. Важными представителями являются Rho Кассиопеи, HR 8752 и HR 5171A. Они находятся на завершающей стадии своей быстрой эволюции и позволяют получить уникальное представление о жизненном цикле очень тяжелых звезд, температура поверхности которых сравнима с температурой Солнца, но светимость в полмиллиона раз выше.
Изучение гипергигантов дает астрономам редкую возможность заглянуть в поздний период жизни массивных звезд. В частности, мы можем взглянуть на стадию, предшествующую их превращению в сверхновые с коллапсом ядра или, альтернативно, в другой класс более горячих гипергигантов, называемых светящимися голубыми переменными.
Этот переход происходит, когда желтые гипергиганты быстро эволюционируют через так называемую желтую эволюционную пустоту на верхней диаграмме зависимости звездной температуры от светимости Герцшпрунга-Рассела. Понимание повторяющихся вспышек и пульсаций желтых гипергигантов помогает астрономам усовершенствовать теоретические модели продвинутых стадий эволюции звезд и улучшить понимание явлений циклических звездных извержений.
Новое исследование, проводившееся в течение последних пяти лет международной группой ученых из Нидерландов (Лейденский университет), Бельгии (ROB) и Великобритании (Даремский университет), также включает ценные данные, полученные астрономами-любителями со всего мира.
Команда сосредоточилась на Rho Cas, одном из наиболее хорошо изученных и видимых невооруженным глазом гипергигантов, проанализировав долговременную изменчивость яркости с 1885 по 2023 год. Этот обширный набор данных позволил им исследовать его исключительные физические свойства, а также возникновение и развитие трех крупных атмосферных выбросов в 1986, 2000 и 2013 годах.
Эти многолетние наблюдения выявили интересную закономерность: примерно каждые 10-40 лет на Ро-Кас происходят циклические атмосферные извержения, каждое из которых сопровождается значительными колебаниями температуры поверхности, варьирующимися примерно от 4500 до 7500 °C. Новые данные предоставляют уникальную возможность проследить за очень массивной звездой в условиях ускоренных эволюционных изменений.
Вспышки гипергигантов
Впервые команда ученых рассчитала точные температурные калибровочные соотношения на основе надежных спектроскопических данных в сочетании с фотометрическими наблюдениями в период с 1962 по 2020 год. Эта новая методология позволяет проводить более точный анализ этих экстремальных звезд, в частности динамического поведения их огромных атмосфер (диаметр желтых гипергигантов в 400-700 раз больше диаметра Солнца).
Исследование показало, что пульсации Rho Cas становятся более интенсивными при приближении к событию выброса. В частности, периоды пульсаций, наблюдаемые на кривой яркости гипергигантов в V-диапазоне (или в видимом диапазоне), удлиняются, а амплитуды пульсаций увеличиваются в годы, предшествующие извержению. Это свидетельствует о том, что сильные радиальные пульсации играют решающую роль в возникновении повторяющихся вспышек, которые происходили шесть раз за последние 138 лет с временными интервалами в 10, 41, 40, 14 и 13 лет.
По словам доктора Лобеля, соавтора этого исследования, "Это первый случай, когда было проведено тщательное исследование с использованием практически всех доступных исторических данных о Rho Cas, которые мы собрали из литературы, начиная с 19-го века. Более того, мы могли бы объединить это с новыми наблюдениями, включая ценный вклад астрономов-любителей".
В ходе исследования также были изучены два других известных желтых гипергиганта - HR 8752 и HR 5171A. Было обнаружено, что после 1996 года HR 8752 эволюционировал по синему пути, и его визуальная яркость оставалась почти постоянной в период с 2017 по 2023 год. HR 5171A возобновила свою пульсацию в начале 2018 года после периода постепенного снижения яркости.
Новое исследование и наблюдения важны, поскольку они дают важную информацию об ускоренной эволюции желтых гипергигантов. В целом, это не только улучшает наше понимание экстремальных звезд, таких как Rho Cas и его повторяющихся извержений, но и способствует расширению знаний о желтых гипергигантах, их изменчивости и важности для звездной эволюции.
