Исследование вспышек желтых гипергигантов

Художественное представление желтой гипергигантской звезды Ро Кассиопеи, вокруг которой образуются газовые оболочки из-за повторяющихся вспышек, наблюдавшихся в последние 130 лет. Автор: Alex Lobel

Недавнее пятилетнее исследование раскрыло новые сведения о свойствах желтых гипергигантов, класса тяжелых звезд, известных своими драматическими вспышками. Ученые сосредоточились на Rho Cassiopeiae (Rho Cas), HR 8752 и HR 5171A, показав, что Rho Cas демонстрирует циклические вспышки каждые 10–40 лет с большими колебаниями температуры поверхности.

Алекс Лобель из Королевской обсерватории Бельгии (ROB) был частью этого международного исследования, которое объединило исторические данные за 138 лет. Результаты,опубликованные в Astronomy and Astrophysics, показывают, что мощные пульсации вызывают эти массивные извержения. Они также предлагают более четкое понимание быстрой эволюции желтых гипергигантов и их потенциального превращения в яркие голубые переменные звезды или взрывные сверхновые.

Желтые гипергиганты

Гипергиганты — одни из самых массивных и ярких звезд в нашей галактике. Они демонстрируют повторяющиеся и драматические вспышки, которые десятилетиями озадачивали астрономов. Важными членами являются Rho Cassiopeiae, HR 8752 и HR 5171A. Они находятся на последних стадиях своей быстрой эволюции, предлагая уникальные сведения о жизненном цикле очень тяжелых звезд, имеющих температуру поверхности, сравнимую с температурой Солнца, но при этом в полмиллиона раз более яркие.

Изучение гипергигантов дает астрономам редкую возможность заглянуть в позднюю жизнь массивных звезд. В частности, мы можем взглянуть на стадию, предшествующую их превращению в сверхновые с коллапсом ядра или, в качестве альтернативы, 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 Герцшпрунга-Рассела звездной температуры против светимости. Понимание повторяющихся вспышек и пульсаций желтых гипергигантов помогает астрономам совершенствовать теоретические модели продвинутых стадий звездной эволюции и улучшать понимание циклических явлений 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 от астрономов-любителей со всего мира.

Команда сосредоточилась на Ро Кас, одном из наиболее хорошо изученных и наблюдаемых невооруженным глазом гипергигантов, проанализировав долгосрочную изменчивость яркости с 1885 по 2023 год. Этот обширный набор данных позволил им исследовать его исключительные физические свойства, а также начало и развитие трех крупных атмосферных вспышек в 1986, 2000 и 2013 годах.

Эти долгосрочные наблюдения выявили интересную закономерность: Rho Cas демонстрирует циклические атмосферные извержения примерно каждые 10–40 лет, каждое из которых сопровождается значительным колебанием температуры поверхности в диапазоне приблизительно от 4500 до 7500 °C. Новые результаты предоставляют уникальную возможность проследить за очень массивной звездой на фоне ускоренных эволюционных изменений.

Вспышки гипергигантов

Впервые группа рассчитала точные соотношения калибровки температуры 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 (желтые гипергиганты имеют диаметры в 400–700 раз больше диаметров Солнца).

Исследование показывает, что пульсации Rho Cas становятся более интенсивными по мере приближения к событию вспышки. В частности, периоды пульсаций, наблюдаемые в V-полосе (или видимой) кривой яркости гипергигантов, удлиняются, а амплитуды пульсаций увеличиваются в годы, предшествующие событию извержения. Это говорит о том, что сильные радиальные пульсации играют решающую роль в запуске повторяющихся вспышек, которые происходили шесть раз за последние 138 лет с временными интервалами 10, 41, 40, 14 и 13 лет.

По словам доктора Лобеля, соавтора этого исследования, «это первый раз, когда было проведено тщательное исследование практически со всеми доступными историческими данными о Ро Кас, которые мы собрали из литературы, начиная с 19 века. Более того, мы смогли объединить их с новыми наблюдениями, включая ценные вклады астрономов-любителей».

В ходе исследования также были изучены два других печально известных желтых гипергиганта, HR 8752 и HR 5171A. Было обнаружено, что HR 8752 эволюционировал по синему эволюционному пути после 1996 года, при этом его визуальная яркость оставалась практически постоянной в период с 2017 по 2023 год. HR 5171A возобновил свою пульсацию в начале 2018 года после периода постепенного снижения яркости.

Новое исследование и наблюдения имеют важное значение, поскольку они дают важные сведения об ускоренной эволюции желтых гипергигантов. В целом, это не только улучшает наше понимание экстремальных звезд, таких как Rho Cas и ее повторяющихся извержений, но и способствует более широкому знанию желтых гипергигантов, их изменчивости и важности для звездной эволюции.

Больше информации: AM van Genderen et al, Investigation of the pulsations, outbursts, and evolution of the yellow hypergiants, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202449384

Источник: Royal Observatory of Belgium