И кое-что о древних звездах
Feb. 17th, 2021 03:43 amМожет, помните, я как-то рассказывал о том, что дают Вселенной звезды разной массы https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/78467.html?
Разумеется, рассказ был сугубо качественным - количественное изложение очень длинно, нудно, местами неизвестно, к тому же количество тех или иных элементов, выбрасываемых звездами в процессе эаволюции существенным образом зависит от множества факторов, преимущественно, от их конкретной массы, исходной металличности и скорости вращения.
Почему от скорости вращения?
Представим себе звезду большой массы и фиксированной металличности. Она обогащает пространство материалом тремя способами:
Во-первых, пока звезда жива и находится на главной последовательности, она излучает звездный ветер, то есть, вещество со своей поверхности. А тут вращение весьма важно: с одной стороны, на количество звездного ветра существенно влияет магнитное поле звезды, которое преимущественно скоростью ее вращения и определяется; с другой же стороны, вращение влияет и на состав материала: если звезда вращается медленно, то ее слои не перемешиваются, и выбрасывается материал только внешней оболочки, а если звезда вращается быстро, то к нему добавляется немного материала внутренних слоев.
Во-вторых, когда массивная звезда главной последовательности сходит с главной последовательности, она рано или поздно сбрасывает оболочку. Ну, а тут чем выше скорость вращения, тем, очевидно большей будет масса сброшенной оболочки. Да и при быстром вращении состав оболочки будет обогащен материалом внутренних слоев (и, значит, металлами) по указанной выше причине.
Ну, и наконец, когда звезда большой массы взорвется сверхновой, механизм взрыва может быть зависимым от скорости вращения - выход материала при взрыве обыкновенной гиперновой и коллапсара (см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5844.html, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5401.html) может заметно отличаться.
Так что при прочих равных условиях количество материала и состав остатка звезды зависят от той скорости вращения, которую она имела при жизни. Соответственно, может быть рассмотрено решение обратной задачи: по составу и количеству материала можно примерно оценить скорость вращения звезды.
Это было преамбулой. А теперь поговорим о звездах первого поколения.
Как Вы помните https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5020.html, они были гигантскими, жили недолго и до тех времен, которые мы можем наблюдать (а пока наблюдению поддаются только объекты, существовавшие позднее четырех-пяти сотен миллионов лет от рождения Вселенной) не дожили. Так что узнать о них подробно еще трудно. Может, будущий космический телескоп имени Уэбба, способный увидеть объекты на временном удалении, меньшем двухсот миллионов лет от рождения Вселеннной, поможет.
Но оказалось, что уже сейчас можно получить об этих, не доживших до наблюдения звездах, кое-какую полезную информацию. В частности, при этом можно использовать именно указанную зависимость выхода элементов от скорости вращения - мы же знаем, что погрешности, вносимой собственной металличностью звезды, в жтом случае не будет: звезды первого поколения имели нулевую металличность и состояли лишь из водорода и гелия! А значит, химический состав "чистых" ранних звезд второго поколяния, образованных из остатков звезд первого поколения, может кое-что подсказать о свойствах предшественников.
И, руководствуясь этими соображениями, исследователи проделали кропотливую работу по оценке параметров экстремально бедных металлами звезд второго поколения и восстановлению по ним свойств звезд первого поколения на базе анализа 272 звезд. И получили интересные результаты.
Очобенно интересным оказывается то, что звезды первого поколения, как оказалось, преимущественно вращались удивительно быстро: средняя экваториальная скорость вращения составляла около 600 км/с. Около половины предельно допустимой, при которой центробежная сила уравновешивает гравитацию звезды. Это минимум на порядок выше характерных скоростей вращения нынешних гипергигантов.
Соответственно, это заставляет задуматься о тонкостях рождения первых звезд Вселенной - судя по всему, первые протозвездные облака в условиях "тесного мира" при большой плотности Вселенной взаимодействовали весьма интенсивно, "раскручивая" при этом друг друга. А это, в свою очередь, может косвенно свидетельствовать об очень раннем, возможно, еще в первую сотню миллионов лет, формировании первых звезд. Ну, и соответственно, если это так, больше времени может остаться на образования будущих галактических ядер - сверхмассивных черных дыр - по всяким экзотическим механизмам https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/212563.html.
Разумеется, рассказ был сугубо качественным - количественное изложение очень длинно, нудно, местами неизвестно, к тому же количество тех или иных элементов, выбрасываемых звездами в процессе эаволюции существенным образом зависит от множества факторов, преимущественно, от их конкретной массы, исходной металличности и скорости вращения.
Почему от скорости вращения?
Представим себе звезду большой массы и фиксированной металличности. Она обогащает пространство материалом тремя способами:
Во-первых, пока звезда жива и находится на главной последовательности, она излучает звездный ветер, то есть, вещество со своей поверхности. А тут вращение весьма важно: с одной стороны, на количество звездного ветра существенно влияет магнитное поле звезды, которое преимущественно скоростью ее вращения и определяется; с другой же стороны, вращение влияет и на состав материала: если звезда вращается медленно, то ее слои не перемешиваются, и выбрасывается материал только внешней оболочки, а если звезда вращается быстро, то к нему добавляется немного материала внутренних слоев.
Во-вторых, когда массивная звезда главной последовательности сходит с главной последовательности, она рано или поздно сбрасывает оболочку. Ну, а тут чем выше скорость вращения, тем, очевидно большей будет масса сброшенной оболочки. Да и при быстром вращении состав оболочки будет обогащен материалом внутренних слоев (и, значит, металлами) по указанной выше причине.
Ну, и наконец, когда звезда большой массы взорвется сверхновой, механизм взрыва может быть зависимым от скорости вращения - выход материала при взрыве обыкновенной гиперновой и коллапсара (см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5844.html, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5401.html) может заметно отличаться.
Так что при прочих равных условиях количество материала и состав остатка звезды зависят от той скорости вращения, которую она имела при жизни. Соответственно, может быть рассмотрено решение обратной задачи: по составу и количеству материала можно примерно оценить скорость вращения звезды.
Это было преамбулой. А теперь поговорим о звездах первого поколения.
Как Вы помните https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/5020.html, они были гигантскими, жили недолго и до тех времен, которые мы можем наблюдать (а пока наблюдению поддаются только объекты, существовавшие позднее четырех-пяти сотен миллионов лет от рождения Вселенной) не дожили. Так что узнать о них подробно еще трудно. Может, будущий космический телескоп имени Уэбба, способный увидеть объекты на временном удалении, меньшем двухсот миллионов лет от рождения Вселеннной, поможет.
Но оказалось, что уже сейчас можно получить об этих, не доживших до наблюдения звездах, кое-какую полезную информацию. В частности, при этом можно использовать именно указанную зависимость выхода элементов от скорости вращения - мы же знаем, что погрешности, вносимой собственной металличностью звезды, в жтом случае не будет: звезды первого поколения имели нулевую металличность и состояли лишь из водорода и гелия! А значит, химический состав "чистых" ранних звезд второго поколяния, образованных из остатков звезд первого поколения, может кое-что подсказать о свойствах предшественников.
И, руководствуясь этими соображениями, исследователи проделали кропотливую работу по оценке параметров экстремально бедных металлами звезд второго поколения и восстановлению по ним свойств звезд первого поколения на базе анализа 272 звезд. И получили интересные результаты.
Очобенно интересным оказывается то, что звезды первого поколения, как оказалось, преимущественно вращались удивительно быстро: средняя экваториальная скорость вращения составляла около 600 км/с. Около половины предельно допустимой, при которой центробежная сила уравновешивает гравитацию звезды. Это минимум на порядок выше характерных скоростей вращения нынешних гипергигантов.
Соответственно, это заставляет задуматься о тонкостях рождения первых звезд Вселенной - судя по всему, первые протозвездные облака в условиях "тесного мира" при большой плотности Вселенной взаимодействовали весьма интенсивно, "раскручивая" при этом друг друга. А это, в свою очередь, может косвенно свидетельствовать об очень раннем, возможно, еще в первую сотню миллионов лет, формировании первых звезд. Ну, и соответственно, если это так, больше времени может остаться на образования будущих галактических ядер - сверхмассивных черных дыр - по всяким экзотическим механизмам https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/212563.html.