Анатолий Черепащук из Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ проанализировал эволюцию звезд Вольфа — Райе и пришел к выводу об их связи с событиями слияния двойных черных дыр, регистрируемыми детекторами гравитационных волн с 2015 года. Если гипотеза российского астронома верна, слияния черных дыр, которые регистрируют гравитационные обсерватории LIGO и VIRGO, — это финальные аккорды в судьбе звезд Вольфа — Райе.
WR 124, звезда Вольфа — Райе
© ESA/Hubble & NASA
Звездами Вольфа — Райе называют необычные светила, светимость которых в 4000 раз больше, чем у Солнца. В отличие от большинства звезд, с такой звезды идет довольно сильное истечение вещества. Кроме того, она отличается необычными спектральными характеристиками: основная часть ее излучения выглядит как идущее от звезды с температурой поверхности в 10−20 тысяч градусов Кельвина, однако отдельные спектральные линии соответствуют температурам до 100 тысяч градусов Кельвина. Объекты это достаточно редкие: в нашей Галактике их известно лишь несколько более двух сотен (всего в Млечном Пути около 200 миллиардов звезд). Из-за своей большой массы звезда Вольфа — Райе, как считается, не может «прожить» более миллиона лет (в то время как звезда солнечного типа может просуществовать до 10 миллиардов лет), после чего взрывается как сверхновая, оставляя за собой черную дыру или нейтронную звезду.
Большой проблемой в понимании эволюции этих экзотических объектов является их происхождение. Очень часто звезды Вольфа — Райе находят в тесных системах, где кроме нее есть еще и крупный голубой гигант спектрального класса ОВ. Такие системы называют WR+ОВ. Довольно давно ученые спорят о том, как именно в таких двойных системах возникает звезда Вольфа — Райе.
По одному из сценариев, вначале такая система состоит из двух светил класса ОB (ОВ+ОВ). Затем одна из них после выгорания водорода сбрасывает свои внешние слои и становится звездой Вольфа — Райе. По другому сценарию, сброс оболочки одной из звезд происходит из-за обмена веществом со второй звездой, и та, что активно теряла массу в пользу второй, в итоге и становится звездой Вольфа — Райе.
Российский ученый в своей статье приводит ряд аргументов в пользу того, что к образованию таких объектов ведет именно обмен массами между голубыми гигантами.
Во-первых, отмечает он, степень вытянутости орбит в двойных системах звезд OB+OB сильно отличается от орбит в парах WR+OB. Это практически нереально без серьезного обмена веществом между двумя телами — такой обмен ведет к резким изменениям орбит в двойных системах.
Во-вторых, в системах WR+OB часты ситуации, когда внешние слои атмосферы голубого гиганта OB вращаются быстрее внутренних. Это хорошо согласуется со сценарием возникновения систем WR+OB из пары OB+OB: если одна из OB-звезд отдала часть своей массы другой, то «позаимствованное» второй OB-звездой вещество может вращаться на скоростях выше, чем типичные для нее изначально, до начала массообмена.
Исследователь полагает, что появление звезд Вольфа — Райе в ходе массообмена двух голубых гигантов указывает на правоту выдвинутой не так давно гипотезы, согласно которой наблюдающиеся с 2015 года гравитационные волны от слияния двух черных дыр исходят именно из проэволюционировавших систем типа «звезда Вольфа — Райе плюс голубой гигант». Ведь в случае, если модель возникновения таких систем в результате массообмена между звездами верна, итоговое расстояние между ними будет достаточно малым, менее 50 радиусов Солнца. А когда оба короткоживущих компонента системы WR + OB проходят свой жизненный путь до конца, то превращаются в черные дыры массой в десятки масс Солнца. Если расстояние между этими черными дырами будет менее 50 радиусов Солнца, то они успеют слиться за время в примерно 14 миллиардов лет (время жизни Вселенной с момента Большого взрыва).
Если бы звезды Вольфа — Райе образовывались за счет потери внешних слоев звездой класса ОB из-за сильного звездного ветра, то звездный ветер же и не давал бы объектам в системах WR+OB находится друг от друга на расстоянии менее 50 радиусов Солнца. Это значит, что появляющимся в конце эволюции таких двойных систем черным дырам для слияния потребовалось бы более 14 миллиардов лет. Таким образом, в нашей Вселенной они просто не успели бы начать сливаться. Однако гравитационные волны от таких слияний мы наблюдаем, поэтому логично предположить, что сценарий массообмена является распространенным вариантом эволюции парных систем голубых гигантов.
Статья опубликована в журнале Astronomy Reports
Источник: chrdk.ru
