Объяснение: как звезды обеспечивали углерод, который делает возможной жизнь.

Когда звезда умирает, она выделяет в окружающую среду различные элементы, в том числе углерод. Новое исследование белых карликов устанавливает ограничения по размеру для звезд, которые обогатили Млечный Путь углеродом

Новое исследование проанализировало белые карлики в этом звездном скоплении. Названный NGC 7789, он находится на расстоянии около 8000 световых лет от нас. Ее также называют розой Каролины в честь астронома Каролины Лукреции Гершель, открывшего ее в конце 18 века. (Источник: Гийом Сеньоре через НАСА)

Углерод необходим для жизни: это простой строительный блок для всех сложных органических молекул, в которых нуждаются организмы. Известно, что весь углерод в Млечном Пути произошел от умирающих звезд, которые выбросили элемент в свое окружение. Однако остается спорным вопрос о том, какие звезды внесли основной вклад.

Теперь же исследование дало новую информацию о происхождении углерода в нашей галактике. Опубликовано в журнале 'Nature Astronomy' международной группой исследователей. исследование представляет собой анализ белых карликов - плотные остатки звезды после ее смерти.

Как углерод появляется из звезд?

Большинство звезд - за исключением самых массивных - обречены превратиться в белых карликов. Когда массивные умирают, они взрываются эффектным взрывом, известным как сверхновая. Как маломассивные, так и массивные звезды выбрасывают свой пепел в окружающую среду, прежде чем закончить свою жизнь. И этот пепел содержит много разных химических элементов, в том числе углерод.

Как в звездах с малой массой, так и в массивных звездах углерод синтезируется в их глубоких и горячих недрах в результате тройной альфа-реакции, то есть слияния трех ядер гелия, - сообщил ведущий автор исследования Паола Мариго из Падуанского университета в Италии. сказал этот сайт , по электронной почте.

В звездах с малой массой вновь синтезированный углерод переносится на поверхность [из недр] через гигантские пузырьки газа и оттуда впрыскивается в космос звездными ветрами. По ее словам, массивные звезды обогащают межзвездную среду углеродом в основном до взрыва сверхновой, когда они также испытывают мощные звездные ветры.

Астрофизики спорят о том, произошел ли углерод в Млечном Пути от маломассивных звезд до того, как они стали белыми карликами, или от ветров массивных звезд до того, как они взорвались как сверхновые. Новое исследование предполагает, что белые карлики могут пролить больше света на происхождение углерода в Млечном Пути.

Итак, что обнаружило исследование?

В период с августа по сентябрь 2018 года в обсерватории Кека на Гавайях исследователи проанализировали несколько белых карликов, принадлежащих рассеянным звездным скоплениям Млечного Пути. Они измерили массы белых карликов, вычислили их массы при рождении и, исходя из этого, вычислили отношение начальных и конечных масс - ключевую астрофизическую меру, которая объединяет информацию обо всех жизненных циклах звезд.

Они обнаружили, что отношения противоречат тенденции - чем массивнее звезда при рождении, тем массивнее остается белый карлик после своей смерти. … Нас поразил неожиданный и в некотором роде странный результат: массы этих белых карликов были заметно больше, чем предполагалось до сих пор астрофизиками. Что еще более удивительно, мы поняли, что их включение нарушило линейный рост, внося своего рода небольшую рябь в взаимосвязь, небольшой изгиб, достигающий пика при начальных массах около 2 солнечных масс, - написал Мариго для «Nature» в статье об исследовательской работе.

До сих пор считалось, что звезды, родившиеся примерно 1,5 миллиарда лет назад в нашей галактике, породили белых карликов массой около 60-65% массы нашего Солнца. Вместо этого было обнаружено, что они умерли, оставив после себя более массивные компактные остатки, около 70-75% массы Солнца.

Express Explained теперь в Telegram. Нажмите здесь, чтобы присоединиться к нашему каналу (@ieexplained) и будьте в курсе последних новостей

Чем это объясняется?

В своей интерпретации Мариго и его коллеги вводят строгие ограничения на то, как и когда углерод был произведен звездами нашей галактики и оказался в ловушке в сырье, из которого Солнце и его планетная система были сформированы 4,6 миллиарда лет назад.

На последних этапах своей жизни звезды с массой около 2 солнечных образовывали новые атомы углерода в своих горячих недрах, переносили их на поверхность и, наконец, разносили их в межзвездную среду с помощью слабых звездных ветров. Наши подробные звездные модели показывают, что удаление богатой углеродом внешней мантии происходило достаточно медленно, чтобы позволить центральным ядрам этих звезд, будущим белым карликам, значительно вырасти в массе, пишет Мариго.

Из анализа отношения массы между начальным и конечным изломов, исследователи сделали свои выводы о диапазоне размеров звезд, внесших углерод в Млечный Путь. Звезды массой более двух солнечных тоже внесли свой вклад в обогащение галактики углеродом. Звезды с массой менее 1,65 масс Солнца - нет. Другими словами, 1,65 мсун [1,65 массы Солнца] представляет собой минимальную массу звезды, которая может распространить свой богатый углеродом пепел после смерти, - писал Мариго.

Как это соотносится с существующими теориями обогащения углерода?

На самом деле, наше исследование не в пользу того или другого сценария, - сказал Мариго The Indian Express. Оба источника (маломассивные и массивные звезды), вероятно, внесли свой вклад в разных пропорциях (все еще не определено). По ее словам, установление минимальной начальной массы для образования углерода в звездах с малой массой - ценный результат, поскольку он помогает собрать части головоломки.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ: