Новая модель конвективного выброса раскрывает секреты эволюции массивных звёзд

23.11.2024 21:16:00 | iXBT.com

Исследователи из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук провели исследование, в котором смоделировали эволюцию массивных звёзд с массами от 50 до 150 солнечных масс во время азотной последовательности фазы звезды Вольфа-Райе (WNL). Результаты исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal.

Для описания конвективных процессов внутри звёзд исследователи использовали недавно разработанную модель k−ω, которая предлагает более точное понимание этого сложного явления в массивных звёздах. На границе конвективной и лучистой зон звёзд вещество сохраняет инерцию и проскакивает через конвективную зону, перенося элементы из конвективной зоны в лучистую зону.

Источник: Pixabay / CC0 Public Domain

Звезды WNL обычно формируются во время горения водорода в ядре, а их поверхности обогащаются азотом из-за сильных ветров, которые срывают их внешние оболочки. Процессы конвекции переносят продукты нуклеосинтеза во внешние слои, что приводит к аномальному обогащению поверхности и изменению эволюционных путей звёзд. Таким образом, изучение звёзд WNL даёт представление о влиянии конвекции и потери массы на эволюцию звёзд.

Исследователи сравнили результаты модели k−ω с результатами ранее использовавшейся модели экспоненциального затухания для обработки зоны перерегулирования. Они обнаружили, что модель k−ω предсказывает более широкий диапазон массы и эволюции времени жизни для звёзд WNL при тех же начальных условиях, таких как масса и металличность. Кроме того, новая модель снизила предел для формирования звёзд WNL, что было связано со способностью модели k−ω расширять зону смешивания материалов внутри звезды.

Диаграмма HR показывает эволюционные пути звёзд с различной металличностью, охватывая начальные массы от 50 M ? до 150 M ? с шагом ΔM = 20 M ? Источник: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6b13

Кроме того, исследователи рассмотрели фактор вращения и обнаружили, что он может играть решающую роль в формировании звёзд WNL с меньшей массой и низким содержанием металлов. Этот эффект был более выражен в предыдущей модели.

«Используя новую модель конвективного выброса, это исследование обеспечивает новые перспективы и более точные результаты в выявлении эволюционных закономерностей особых звёздных фаз, таких как стадии WNL», — отметил один из исследователей.

Более того, различия в результатах между двумя моделями конвективного выброса предлагают исследователям альтернативные варианты для определения начальных эволюционных сред и распределений наблюдаемых образцов. «Это исследование подчёркивает важность использования более точных моделей для понимания эволюции массивных звёзд», — добавил другой исследователь.

Подробнее