Астрономы подтвердили существование горячих гелиевых звезд в двойных системах, тем самым закрыв разрыв в массе звезд между субкарликами и звездами Вольфа — Райе. Такие объекты были предсказаны теоретически, но их не удавалось засечь. Теперь ученые нашли способ разглядеть хотя бы некоторые из них.
Последние исследования показали, что примерно 70% массивных звезд взаимодействуют со звездой-компаньоном в течение жизни. Теория эволюции двойных звезд предсказывает, что во время такого «общения» каждая третья массивная звезда должна терять водородную оболочку. Либо ее «высасывает» звезда-компаньон, либо они образуют общую газовую оболочку и выбрасывают ее.
Главное, что в результате потери водорода должны оставаться долгоживущие горячие гелиевые звезды от двух до восьми солнечных масс (при первоначальных 8-25 солнечных масс). Их должно быть довольно много, но за все время наблюдений описана лишь одна богатая гелием звезда средней массы.
При этом массивные «голые» звезды должны играть важную роль во многих астрофизических процессах и событиях. По всем параметрам именно они должны порождать бедные водородом сверхновые с коллапсирующим ядром. А чрезвычайно высокая температура поверхности делает их перспективными кандидатами в источники мощных ионизирующих фотонов.
Если такие объекты действительно редки, то необходимо пересмотреть модели эволюции двойных звезд. С другой стороны, причина расхождения теории и наблюдений может быть в погрешности наблюдений. Вероятно, излучение горячих гелиевых звезд может заглушить как яркая звезда-компаньон, так и межзвездная пыль.
Несколько лет назад астроном Ильва Гётберг (Ylva Götberg), доцент Австрийского института науки и технологий (ISTA), предположила, что такие звезды можно выявить по излишнему ультрафиолету в спектральном распределении энергии.
Вместе с коллегой Беттани Людвиг из Торонтского университета (Канада) Гётберг смоделировала, как должны выглядеть спектры разных «голых» звезд в составе двойных систем. Так ученые обнаружили, что гелиевые звезды средней массы в паре с относительно маломассивными звездами-компаньонами (менее 10 солнечных масс) должны быть уникальны по соотношению их цвета и звездной величины.
Исследователи решили поискать такие объекты в ближайших к нам галактиках — Большом и Малом Магеллановых Облаках. Ученые собрали информацию о яркости миллионов звезд и создали первый каталог данных по ультрафиолетовому излучению в этих галактиках. А главное — они выявили системы с необычным ультрафиолетовым светом и более пристально изучили 25 из них. Результаты опубликованы в журнале Science.
Среди изученных «голубых» систем авторы выделили три морфологических класса. В первую группу попали звезды с доминирующими линиями поглощения гелия-II (однократно ионизированный гелий, по наличию или отсутствию линий поглощения гелия-I и гелия-II определяют спектральный класс горячих звезд); во вторую — звезды с гелием-II и значительными линиями поглощения водорода; в третью — объекты с сильными линиями водорода и гелия-I, что очень похоже на спектр звезд главной последовательности спектрального класса B.
Если объекты в последнем классе действительно могут оказаться «обычными» звездами, то звезды первого и второго классов слишком отличаются от объектов спектрального класса O и звезд Вольфа — Райе. Это и есть предсказанные горячие гелиевые звезды.
Авторы продолжают анализировать другие перспективные «голубые» системы, обнаруженные во время обзора. Также они планируют расширить поиск таких объектов как в соседних галактиках, так и в пределах Млечного Пути.