Установлена природа гелиевых звезд

Новые исследования звезд редкого типа с экстремально высоким содержанием гелия позволили установить, что они формируются в результате слияния двух белых карликов. Первая гелиевая звезда, HD 124448, была обнаружена в в 1942 Дэниелом М. Поппером (Daniel M. Popper) из Чикагского университета. Открытие было сделано в обсерватории Макдоналда в Остине. С тех пор было обнаружено всего около двадцати подобных звезд.

Масса сверхгигантских гелиевых звезд гораздо меньше массы Солнца, а вот их размеры и температура во много раз больше. Гелиевые звезды почти не содержат водорода — самого распространенного элемента во Вселенной и «строительного материала» звезд, зато у них имеется в избытке гелий, а также углерод, азот, кислород и другие элементы.

Двадцать лет назад астрономы Рональд Веббинк (Ronald Webbink) и Ико Ибен (Icko Iben) из Иллинойсского университета впервые выдвинули следующую гипотезу: гелиевые звезды формируются в результате слияния двух белых карликов. Двойные белые карлики могут образоваться в результате эволюции двойной звездной системы. Причем одна из звезд может содержать много гелия, а другая — углерода и кислорода. В течение нескольких миллиардов лет своего существования звезды теряют энергию и постепенно сближаются. В конечном итоге более массивная углеродная звезда поглощает гелиевую, и образовавшаяся звезда становится гелиевым сверхгигантом.

Проверить эту гипотезу удалось только спустя 60 лет после открытия первой гелиевой звезды. Ученые под руководством доктора Гаджендра Панди (Gajendra Pandey) и профессора Камешвара Рао (N. Kameswara Rao) из Индийского института астрофизики в Бангалоре провели анализ детальных спектров 7 гелиевых звезд (LSE 78, BD +10 2179, V1920 Cyg, HD 124448, PV Tel, LS IV-1 2 и FQ Aqr) с помощью трех астрономических инструментов: телескопа Хаббла, 2,7-метрового телескопа Харлана Дж. Смита в обсерватории Макдоналда Техасского университета в Остине и индийского 2,3-метрового телескопа Вайну Баппу в Кавалуре. Кроме того, были получены и исследованы оптические спектры гелиевых звезд BD +10 2179, V1920 Cyg и HD 124448  и проведен повторный анализ спектров звезд LSE 78, HD 124448 и PV Tel.

В ходе исследований удалось определить процентное содержание гелия, водорода, углерода и других элементов в гелиевых звездах, включая иридий и цирконий. Результаты анализа состава гелиевых звезд подтвердили предсказания астрономов относительно их происхождения. Сам процесс формирования гелиевых звезд, по мнению ученых, выглядит так: гелиевый белый карлик взрывается и образует плотный диск вокруг углеродного белого кардика. Вещество диска в течение нескольких минут поглощается углеродной звездой. Дальнейший процесс зависит от массы образовавшейся звезды — если она превысит так называемый предел Чандрасекара, то звезда взорвется, как сверхновая. Если же масса образорвавшейся звезды окажется ниже этого предела, то звезда «раздуется» до огромных размеров и превратится в сверхгигантсткую гелиевую звезду.