Стало известно, почему звёзды-мафусаилы обманывают время

В древних звёздных скоплениях астрономы находят объекты, которые словно отказываются стареть по общим правилам. Эти звёзды выглядят горячее и моложе своих ровесников, хотя по всем законам эволюции давно должны были измениться. Новое крупное исследование проливает свет на то, почему некоторые светила "обманывают" время. Об этом сообщает журнал Nature Communications.

Почему голубые блуждающие звёзды — загадка

Голубые блуждающие звёзды давно вызывают недоумение у астрономов. Их название связано с диаграммой Герцшпрунга-Рассела, где они занимают необычное положение. В шаровых и рассеянных скоплениях такие звёзды оказываются заметно горячее и ярче других объектов того же возраста.

Обычная жизнь звезды проходит на главной последовательности, где она миллиарды лет превращает водород в гелий. Более массивные и яркие светила располагаются в верхней части диаграммы, а холодные и тусклые — в нижней.

Со временем звезда исчерпывает водород и уходит с главной последовательности, раздуваясь и краснея. Эти процессы лежат в основе более широких циклов, благодаря которым сверхновые играют центральную роль в рождении новых звёзд. Но голубые блуждающие звёзды этому сценарию не подчиняются.

Откуда берётся "лишняя молодость"

Шаровые скопления состоят в основном из старых красных звёзд, поэтому присутствие в них ярких голубых объектов выглядит особенно странно. Единственное разумное объяснение — такие звёзды в какой-то момент увеличили свою массу. Именно дополнительная масса позволяет им дольше оставаться горячими и светящимися.

На протяжении десятилетий обсуждаются два возможных механизма. Первый — столкновения звёзд с последующим слиянием, что вероятно в плотных центрах скоплений. Второй — перенос массы в двойных системах, когда одна звезда "забирает" вещество у своего компаньона и тем самым омолаживается.

Что показали наблюдения "Хаббла"

Группа астрономов под руководством профессора Болонского университета Франческо Ферраро изучила голубые блуждающие звёзды в 48 шаровых скоплениях с помощью телескопа "Хаббл". В результате был создан крупнейший каталог таких объектов — 3419 звёзд. В отдельных скоплениях их число варьировалось от нескольких десятков до почти двухсот — сопоставимые масштабы разнообразия астрономы отмечают и при изучении того, как формировались необычные объекты ранней Вселенной.

"Голубые блуждающие звезды — это аномально массивные звезды с ядром, в котором происходит сжигание водорода, и которые, согласно теории эволюции одиночных звезд, не должны существовать", — пишет Франческо Ферраро.

Учёные ожидали, что в самых плотных областях скоплений голубых блуждающих звёзд будет больше из-за частых столкновений. Однако результаты оказались противоположными: их относительное число снижалось по мере роста плотности среды.

Среда решает больше, чем столкновения

Анализ показал, что в спокойных, менее плотных регионах скоплений голубые блуждающие звёзды встречаются значительно чаще. В условиях высокой плотности эффективность их формирования и выживания оказалась примерно в 20 раз ниже.

Это подрывает гипотезу о ключевой роли звёздных столкновений и усиливает сценарий с переносом массы в двойных системах. Такие пары лучше сохраняются там, где гравитационные взаимодействия с соседями менее разрушительны.

Осторожные выводы и новые перспективы

Авторы подчёркивают, что выявленные корреляции не являются прямым доказательством причинно-следственной связи. Тем не менее совпадение закономерностей для двойных систем и голубых блуждающих звёзд выглядит убедительным.

"Эта работа показывает, что окружающая среда играет важную роль в жизни звезд", — сказал ведущий автор Франческо Ферраро.

Его коллега Энрико Весперини добавляет, что переполненные скопления неблагоприятны для звёздных пар, которые там легче разрушаются. Исследование демонстрирует, что даже в масштабах Вселенной условия среды могут определять, как долго звезда выглядит молодой. Это приближает учёных к пониманию того, как эволюция звёзд зависит не только от их массы, но и от "социальной" обстановки вокруг.