Звезда с дефицитом водорода
Звезда с дефицитом водорода — это тип звезды которой мало или вообще нет водорода . , в атмосфере [ 2 ] Дефицит водорода необычен для звезды, поскольку водород обычно является наиболее распространенным элементом в звездной атмосфере. Несмотря на редкость, существует множество типов звезд, которые демонстрируют дефицит водорода.
История наблюдений
[ редактировать ]Звезды с дефицитом водорода были отмечены до открытия у них дефицита водорода. В 1797 году Эдвард Пиготт отметил глубокие изменения звездной величины R Coronae Borealis (R CrB). [ 2 ] [ 3 ] В 1867 году Чарльз Вольф и Жорж Райе обнаружили необычную структуру эмиссионных линий у звезд Вольфа-Райе .
Дефицит водорода в звезде впервые обнаружила в 1891 году Уильямина Флеминг . [ 2 ] где она заявила, что «спектр υ Sgr примечателен, поскольку линии водорода очень слабые и имеют ту же интенсивность, что и дополнительные темные линии». [ 4 ] В 1906 году Ганс Людендорф обнаружил, что спектральные линии Hγ Бальмера отсутствуют в R CrB. [ 2 ] [ 5 ]
В то время широко распространено мнение, что все звездные атмосферы содержат водород, поэтому эти наблюдения не были приняты во внимание. Только когда в 1935-1940 годах стали доступны количественные спектральные измерения, астрономы начали признавать, что такие звезды, как R CrB и υ Sgr, испытывают дефицит водорода. [ 2 ] По состоянию на 1970 год было известно относительно немного этих звезд. С тех пор крупномасштабные звездные исследования значительно увеличили количество и разнообразие известных звезд с дефицитом водорода. По состоянию на 2008 год было известно около 2000 звезд с дефицитом водорода. [ 2 ]
Классификация
[ редактировать ]Несмотря на то, что звезды с дефицитом водорода относительно редки, существует множество различных типов звезд с дефицитом водорода. Их можно сгруппировать в пять общих классов: массивные звезды или звезды верхней части главной последовательности, сверхгиганты малой массы, горячие звезды-субкарлики, центральные звезды планетарных туманностей и белые карлики. [ 2 ] Существовали и другие схемы классификации, например, основанные на содержании углерода. [ 6 ]
Массивные звезды
[ редактировать ]Звезды Вольфа-Райе демонстрируют яркие полосы в непрерывных спектрах, исходящие от ионизированных атомов, таких как гелий. Хотя были некоторые разногласия, в 1980-х годах их считали звездами с дефицитом водорода. [ 2 ] Богатые гелием B-звезды , такие как σ Orionis E , представляют собой химически необычные спектральные звезды главной последовательности B или OB, которые демонстрируют сильные линии нейтрального гелия. Двойные системы с дефицитом водорода , такие как υ Sgr, имеют линии гелия в металлическом спектре и демонстрируют большие лучевые скорости, которые, как полагают, возникают в результате вращения звезд Населения I, вращающихся вокруг Галактического центра . Сверхновые типа Ib и Ic не имеют линий поглощения водорода и связаны со звездами, которые потеряли свою водородную оболочку в результате коллапса ядра сверхновой .
Сверхгиганты малой массы
[ редактировать ]Этот тип звезд с дефицитом водорода встречается на поздних стадиях звездной эволюции. Звезды R CrB — это звезды с дефицитом водорода и богатым углеродом, которые отличаются изменением блеска; они могут потускнеть на пять звездных величин за несколько дней, а затем восстановиться. [ 2 ] Эти события затемнения, вероятно, возникают из-за динамики поверхности звезд, а не из-за их исключительного химического состава. Крайние гелиевые звезды не имеют линий испускания или поглощения водорода, но имеют сильные линии нейтрального гелия и сильные линии CII и NII. Возрожденные звезды — это звезды, которые в течение многих лет эволюционируют, мигрируя между областями post-AGB и AGB диаграммы Герцшпрунга -Рассела . [ 1 ] Например, Объект Сакураи (V4334 Sgr) превратился из слабой голубой звезды в 1994 году в желтый сверхгигант в 1996 году. [ 2 ] Одним из предполагаемых механизмов этой миграции является окончательный сценарий гелиевой вспышки . [ 6 ]
Горячие субкарлики
[ редактировать ]He-sdB — субкарлики со спектрами класса B с более широкими, чем обычно, линиями H, HeI и HeII. JL 87 в 1991 году была первой звездой He-sdB, о которой сообщалось. [ 2 ] [ 7 ] С тех пор было показано, что этот класс звезд имеет широкий диапазон соотношений водорода и гелия. Компактные звезды He-sdO имеют спектры класса O , обычно богаты азотом и могут быть, а могут и не быть богаты углеродом. Звезды He-sdO с низкой гравитацией перекрываются со своими компактными собратьями, но имеют более низкую поверхностную гравитацию. Предполагается, что звезды R CrB и крайние гелиевые звезды, если они эволюционируют в белые карлики, станут похожими на звезды He-sdO с низкой гравитацией. [ 2 ]
Центральные звезды планетарных туманностей
[ редактировать ]Центральные звезды планетарных туманностей обычно горячие и компактные. Звезды WC — это массивные звезды населения I с широкими линиями излучения ионов HeI, HeII, CII — CIV, NII и NIII. [ 2 ] Они имеют температуру поверхности от 14 000 К до 270 000 К. Звезды Of-WR(C) имеют сильные эмиссионные линии углерода, а также демонстрируют дефицит водорода во внутренней части своих туманностей. Звезды O(He) характеризуются поглощением HeII и имеют эмиссионные линии CIV, NV и OVI. В звездах PG1159 , также называемых звездами O(C) , преобладают линейные спектры поглощения углерода. Они отличаются сложными пульсациями и входят в число самых горячих известных звезд. [ 2 ]
Белые карлики
[ редактировать ]Первые белые карлики с дефицитом водорода были открыты Милтоном Хьюмасоном и Фрицем Цвикки в 1947 году и Виллемом Люйтеном в 1952 году. [ 2 ] У этих звезд не было линий водорода, но были очень сильные линии поглощения HeI. HZ 43 — такая звезда; ранние наблюдения в ультрафиолете показали температуру более 100 000 К, но более поздние измерения в дальнем УФ показывают эффективную температуру 50 400 К. [ 8 ] Звезды AM CVn представляют собой двойные пары белых карликов с дефицитом водорода с размерами орбит всего в десятки радиусов Земли. [ 2 ]
Формирование и эволюция
[ редактировать ]Дефицит водорода является результатом звездной эволюции. [ 2 ] В ходе эволюции звезды как потребление водорода при ядерном синтезе , так и удаление слоев водорода взрывными процессами могут привести к дефициту водорода в ее атмосфере.
Подробные теоретические модели все еще находятся в зачаточном состоянии. Моделирование эволюции звезд с дефицитом водорода включает либо подход одиночной звезды, либо подход двойной звезды. [ 6 ]
Например, были выдвинуты две теории, объясняющие образование крайних гелиевых звезд. [ 9 ] Сценарий финальной гелиевой вспышки представляет собой подход с одной звездой, при котором гелиевая вспышка служит для поглощения водорода из внешнего слоя звезды. Сценарий двойного вырождения — это подход двойной звезды, при котором меньший вырожденный гелиевый белый карлик и более крупный углеродно-кислородный белый карлик вращаются вокруг друг друга так близко, что в конечном итоге они вращаются по спирали из-за потерь гравитационных волн . На пределе Роша происходит массоперенос от гелия к углеродно-кислородной звезде. Последняя подвергается горению гелиевой оболочки, образуя сверхгиганта и эволюционируя в звезду с дефицитом водорода. Сценарий двойного вырождения лучше соответствует данным наблюдений. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Курц, Дж. Аэртс, Дж. Кристенсен-Далсгаард, DW (2010). Астеросейсмология (Онлайн-ред.). Дордрехт: Спрингер. п. 37 . ISBN 978-1-4020-5803-5 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Джеффри, К. Саймон (2008). Клаус Вернер и Томас Раух (ред.). Звезды с дефицитом водорода: введение . Серия конференций ASP «Звезды с дефицитом водорода». Том. 391. Сан-Франциско: Тихоокеанское астрономическое общество . стр. 3–16. Бибкод : 2008ASPC..391....3J .
- ^ Пиготт, Э.; Энглфилд, ХК (1 января 1797 г.). «О периодических изменениях яркости двух неподвижных звезд. Эдвард Пиготт, эсквайр. Сообщение сэра Генри К. Энглфилда, барта. FRS». Философские труды Лондонского королевского общества . 87 : 133–141. Бибкод : 1797RSPT...87..133P . дои : 10.1098/rstl.1797.0007 .
- ^ Флеминг, М. (1891). «Звезды, имеющие своеобразные спектры». Астрономические новости . 126 (11): 165–166. Бибкод : 1891AN....126..165P . дои : 10.1002/asna.18911261104 . hdl : 2027/mdp.39015066721211 .
- ^ Людендорф, Х. (1906). «Untersuchungen über die Spektren der Sterne R Coronae Borealis, 12 Canum venaticorum und 72 Ophiuchi» [Исследования спектров звезд R Coronae Borealis, 12 Canum venaticorum & 72 Ophiuchi]. Astronomische Nachrichten (на немецком языке). 173 (1): 1–6. Бибкод : 1906AN....173....1L . дои : 10.1002/asna.19061730102 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шенбернер, Д. (1996). К.С. Джеффри и У. Хибер (ред.). Звезды с дефицитом водорода: введение . Звезды с дефицитом водорода. Серия конференций Тихоокеанского астрономического общества. Том. 96. Сан-Франциско: Тихоокеанское астрономическое общество (ASP). стр. 433–442. Бибкод : 1996ASPC...96..433S .
- ^ Шульц, Хартмут; Вегнер, Гэри; Хебер, Ульрих (май 1991 г.). «Природа двух тусклых голубых звезд - открытие богатого гелием sdB и нормального sdB». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 103 : 435. Бибкод : 1991PASP..103..435S . дои : 10.1086/132838 . S2CID 121067152 .
- ^ Дюпюи, Жан; Венн, Стефан; Шайер, Пьер; Гурвиц, Марк; Бойер, Стюарт (10 июня 1998 г.). «Свойства горячего белого карлика DA HZ 43 по данным наблюдений ORFEUS-SPAS II в дальнем ультрафиолете » . Астрофизический журнал . 500 (1): L45–L49. Бибкод : 1998ApJ...500L..45D . дои : 10.1086/311395 .
- ^ Перейти обратно: а б Пандей, Гаджендра; Ламберт, Дэвид Л.; Джеффри, К. Саймон; Рао, Н. Камешвара (10 февраля 2006 г.). «Анализ ультрафиолетовых спектров экстремальных гелиевых звезд и новые разгадки их происхождения». Астрофизический журнал . 638 (1): 454–471. arXiv : astro-ph/0510161 . Бибкод : 2006ApJ...638..454P . дои : 10.1086/498674 . S2CID 119359673 .
Общие ссылки
[ редактировать ]- Джеффри, CS; Хибер, У.; Хилл, П.В.; Дрейцлер, С.; Бурение, JS; Лоусон, Вашингтон; Лойенхаген, У.; Вернер, К. (1996). К.С. Джеффри и У. Хибер (ред.). Каталог звезд с дефицитом водорода . Звезды с дефицитом водорода. Серия конференций Тихоокеанского астрономического общества. Том. 96. Сан-Франциско: Тихоокеанское астрономическое общество (ASP). стр. 471–486. Бибкод : 1996ASPC...96..471J .