Jump to content

Горизонтальная ветвь

(Перенаправлено с горизонтальной ветки )
Диаграмма Герцшпрунга – Рассела шарового скопления M5 : горизонтальная ветвь отмечена желтым, звезды RR Лиры - зеленым, а некоторые из наиболее ярких звезд ветви красных гигантов - красным.

Горизонтальная ветвь ( HB ) — это стадия звездной эволюции , следующая сразу за ветвью красных гигантов у звезд, массы которых подобны солнечной . Звезды с горизонтальной ветвью питаются за счет синтеза гелия в ядре (посредством процесса тройного альфа) и синтеза водорода (посредством цикла CNO ) в оболочке, окружающей ядро. Начало синтеза гелия в ядре на кончике ветви красных гигантов вызывает существенные изменения в звездной структуре , что приводит к общему снижению светимости , некоторому сжатию оболочки звезды и достижению более высоких температур на поверхности.

Открытие

[ редактировать ]

Звезды горизонтальной ветви были открыты в результате первых глубоких фотографических фотометрических исследований шаровых скоплений. [1] [2] и примечательны тем, что отсутствовали во всех рассеянных скоплениях , изученных к тому времени. Горизонтальная ветвь названа так потому, что в с низкой металличностью звездных скоплениях , таких как шаровые скопления , звезды HB лежат примерно вдоль горизонтальной линии на диаграмме Герцшпрунга-Рассела . Поскольку все звезды одного шарового скопления находятся практически на одинаковом расстоянии от нас, все их видимые звездные величины имеют одинаковое отношение к их абсолютным звездным величинам, и, таким образом, свойства, связанные с абсолютной звездной величиной, ясно видны на диаграмме HR, приуроченной к звездам этого шарового скопления. кластер, не рассеянный расстоянием и, следовательно, неопределенностью величины.

Эволюция

[ редактировать ]
Эволюционный путь звезды, похожей на Солнце, показывающий горизонтальную ветвь и область красного скопления.

Исчерпав водород своего ядра, звезды покидают главную последовательность и начинают синтез в водородной оболочке вокруг гелиевого ядра и становятся гигантами на ветви красных гигантов . У звезд с массами до 2,3 масс Солнца гелиевое ядро ​​становится областью вырожденного вещества, не способствующего генерации энергии . Он продолжает расти и повышать температуру , поскольку в результате синтеза водорода в оболочке выделяется больше гелия . [3]

Если звезда имеет массу более 0,5 Солнца , [4] ядро в конечном итоге достигает температуры, необходимой для синтеза гелия в углерод посредством процесса тройного альфа . Инициирование синтеза гелия начинается в области ядра, что приведет к немедленному повышению температуры и быстрому увеличению скорости синтеза . В течение нескольких секунд ядро ​​становится невырожденным и быстро расширяется, вызывая событие, называемое гелиевой вспышкой . Невырожденные сердечники инициируют синтез более плавно, без вспышки. Выходы этого события поглощаются слоями плазмы выше, поэтому эффекты не видны снаружи звезды. Теперь звезда переходит в новое состояние равновесия , и ее эволюционный путь переключается с ветви красных гигантов (RGB) на горизонтальную ветвь диаграммы Герцшпрунга-Рассела . [3]

Звезды с размерами от 2,3 M до 8 M имеют более крупные гелиевые ядра, которые не вырождаются. Вместо этого их ядра достигают массы Шенберга-Чандрасекара, при которой они больше не находятся в гидростатическом или тепловом равновесии. Затем они сжимаются и нагреваются, что запускает синтез гелия, прежде чем ядро ​​выродится. Эти звезды также становятся более горячими во время синтеза гелия в ядре, но у них другая масса ядра и, следовательно, другая светимость, чем у звезд HB. Они различаются по температуре во время синтеза гелия в ядре и выполняют синюю петлю, прежде чем перейти к асимптотической гигантской ветви. Звезды, массивнее примерно 8 M ☉, также плавно воспламеняют гелий в своем ядре, а также продолжают сжигать более тяжелые элементы в виде красных сверхгигантов . [5]

Звезды остаются на горизонтальной ветви около 100 миллионов лет, постепенно становясь более яркими, точно так же, как звезды главной последовательности увеличивают светимость, как показывает теорема вириала . Когда гелий их ядра в конечном итоге исчерпывается, они переходят к горению гелиевой оболочки на асимптотической гигантской ветви (AGB). На AGB они становятся круче и светлее. [3]

Морфология горизонтальной ветви

[ редактировать ]

Все звезды горизонтальной ветви после гелиевой вспышки имеют очень схожие массы ядра. Это означает, что они имеют очень схожую светимость, и на диаграмме Герцшпрунга-Рассела, построенной по визуальной величине, ветвь горизонтальна.

Размер и температура звезды HB зависят от массы водородной оболочки, оставшейся вокруг гелиевого ядра. Звезды с большей водородной оболочкой холоднее. Это создает распространение звезд по горизонтальной ветви при постоянной светимости. Эффект изменения температуры гораздо сильнее при более низкой металличности , поэтому старые скопления обычно имеют более выраженные горизонтальные ветви. [6]

Хотя горизонтальная ветвь названа так потому, что она состоит в основном из звезд примерно одинаковой абсолютной величины в диапазоне температур, лежащих на горизонтальной полосе на диаграммах цвет-величина, на синем конце ветвь далека от горизонтальной. Горизонтальная ветвь заканчивается «голубым хвостом» с более горячими звездами меньшей светимости, иногда «голубым крючком» из чрезвычайно горячих звезд. Он также не горизонтален, если изображать его по болометрической светимости: более горячие звезды горизонтальной ветви менее ярки, чем более холодные. [7]

Самые горячие звезды с горизонтальной ветвью, называемые крайней горизонтальной ветвью, имеют температуру 20 000–30 000 К. Это намного превышает то, что можно было бы ожидать от обычной звезды с горящим гелием в ядре. Теории, объясняющие эти звезды, включают двойные взаимодействия и «поздние тепловые импульсы», когда тепловой импульс, который регулярно испытывают звезды асимптотической ветви гигантов (AGB), возникает после прекращения термоядерного синтеза и перехода звезды в фазу суперветра. [8] Эти звезды «рождены заново» с необычными свойствами. Несмотря на странно звучащий процесс, ожидается, что это произойдет с 10% или более звезд post-AGB, хотя считается, что только особенно поздние тепловые импульсы создают звезды с крайними горизонтальными ветвями после фазы планетарной небулярности и когда центральная звезда уже остывает в сторону белого карлика. [9]

Разрыв RR Лиры

[ редактировать ]
Диаграмма Герцшпрунга – Рассела шарового скопления M3.

шаровых скоплений CMD ( диаграммы цвет-величина ) обычно показывают горизонтальные ветви с заметным разрывом в HB. Этот разрыв в ЦМД ошибочно предполагает, что скопления нет звезд в этой области ЦМД . Разрыв происходит в полосе нестабильности множество пульсирующих звезд , где находится . Эти пульсирующие звезды с горизонтальной ветвью известны как переменные звезды типа RR Лиры, и очевидно, что они имеют переменную яркость с периодами до 1,2 дня. [10]

звезды Требуется расширенная программа наблюдений, чтобы установить истинную (то есть усредненную за полный период) видимую величину и цвет . Такая программа обычно выходит за рамки исследования диаграммы цвет–величина скопления. По этой причине, хотя переменные звезды и отмечены в таблицах звездного состава скопления по результатам такого исследования, эти переменные звезды не включены в графическое представление CMD скопления, поскольку отсутствуют данные, достаточные для их правильного построения. Это упущение часто приводит к разрыву RR Лиры, наблюдаемому во многих опубликованных CMD шаровых скоплений. [11]

HB Различные шаровые скопления часто имеют разную морфологию , что означает, что относительные пропорции звезд HB, существующих на более горячем конце щели RR Lyr, внутри нее и на более холодном конце щели, резко варьируются от скопления к скоплению. Основная причина различной морфологии HB — давняя проблема звездной астрофизики . Химический состав является одним из факторов (обычно в том смысле, что более бедные металлами скопления имеют более синие HB), но другие звездные свойства, такие как возраст , вращение и содержание гелия предполагается, что , также влияют на морфологию HB . Иногда это называют «проблемой второго параметра» шаровых скоплений, поскольку существуют пары шаровых скоплений, которые, кажется, имеют одинаковую металличность , но имеют очень разную морфологию HB; одна из таких пар — NGC 288 (с очень синим HB) и NGC 362 (с довольно красным HB). Ярлык «второй параметр» подтверждает, что какой-то неизвестный физический эффект ответственен за различия в морфологии HB в кластерах, которые в остальном кажутся идентичными. [7]

Отношение к красному скоплению

[ редактировать ]

Родственный класс звезд — это гиганты-скопления , принадлежащие к так называемому красному скоплению , которые являются относительно более молодыми (и, следовательно, более массивными ) и обычно более богатыми металлами населения I, чем звезды HB (которые принадлежат к населению II ). . И звезды HB, и гиганты-скопления соединяют гелий с углеродом в своих ядрах, но различия в структуре их внешних слоев приводят к тому, что разные типы звезд имеют разные радиусы, эффективные температуры и цвет . Поскольку индекс цвета является горизонтальной координатой на диаграмме Герцшпрунга-Рассела , разные типы звезд появляются в разных частях ЦМД, несмотря на их общий источник энергии . По сути, красное скопление представляет собой крайнюю точку морфологии горизонтальной ветви: все звезды находятся на красном конце горизонтальной ветви, и их может быть трудно отличить от звезд, впервые восходящих по ветви красных гигантов. [12]

  1. ^ Арп, ХК ; Баум, Вашингтон; Сэндидж, А.Р. (1952), «Диаграммы HR для шаровых скоплений M 92 и M 3», Astronomical Journal , 57 : 4–5, Bibcode : 1952AJ.....57....4A , doi : 10.1086/ 106674
  2. ^ Сэндидж, А.Р. (1953), «Диаграмма цвет-величина шарового скопления M 3», Astronomical Journal , 58 : 61–75, Бибкод : 1953AJ.....58...61S , doi : 10.1086/106822
  3. ^ Перейти обратно: а б с Карттунен, Ханну; Оя, Хейкки (2007), Фундаментальная астрономия (5-е изд.), Springer, стр. 249, ISBN.  978-3-540-34143-7
  4. ^ «Пост-звезды главной последовательности» . Просветительская и образовательная деятельность австралийского телескопа . Проверено 2 декабря 2012 г.
  5. ^ Саларис, Маурицио; Кассизи, Санти (2005). «Эволюция звезд и звездного населения» . Эволюция звезд и звездного населения : 400. Бибкод : 2005essp.book.....S .
  6. ^ Рудольф Киппенхан; Альфред Вейгерт; Ахим Вайс (31 октября 2012 г.). Звездная структура и эволюция . Springer Science & Business Media. стр. 408–. ISBN  978-3-642-30304-3 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Ли, Ён Вук; Демарк, Пьер; Зинн, Роберт (1994). «Звезды горизонтальной ветви в шаровых скоплениях. II. Феномен второго параметра» . Астрофизический журнал . 423 : 248. Бибкод : 1994ApJ...423..248L . дои : 10.1086/173803 .
  8. ^ Рэндалл, СК; Каламида, А.; Фонтейн, Г.; Боно, Дж.; Брассар, П. (2011). «БЫСТРО ПУЛЬСИРУЮЩИЕ ГОРЯЧИЕ СУБДВАРФЫ В ω ЦЕНТАВРА: НОВАЯ ПОЛОСА НЕСТАБИЛЬНОСТИ НА КРАЙНЕЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ВЕТВИ?» . Астрофизический журнал . 737 (2): Л27. Бибкод : 2011ApJ...737L..27R . дои : 10.1088/2041-8205/737/2/L27 .
  9. ^ Джеффри, CS (2008). «Звезды с дефицитом водорода: Введение». Водорододефицитные звезды . 391 : 3. Бибкод : 2008ASPC..391....3J .
  10. ^ Американская ассоциация наблюдателей переменных звезд . «Типы переменных» . Архивировано из оригинала 17 октября 2018 года . Проверено 12 марта 2011 г.
  11. ^ Дэвид Стивенсон (9 мая 2015 г.). Сложная жизнь звездных скоплений . Спрингер. стр. 70–. ISBN  978-3-319-14234-0 .
  12. ^ Ханну Карттунен; Пекка Крёгер; Хейкки Оя; Маркку Путанен; Карл Йохан Доннер (9 августа 2007 г.). Фундаментальная астрономия . Springer Science & Business Media. п.п. 249–. ISBN  978-3-540-34144-4 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e5d86949c0cc0fb682d1a2baccb78e1f__1694091780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e5/1f/e5d86949c0cc0fb682d1a2baccb78e1f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Horizontal branch - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)