Найдены звезды, окруженные пылью из железа

Сотрудники Канарского института астрофизики (IAC) участвовали в исследовании, в результате которого в Большом Магеллановом облаке была обнаружена группа звезд с низким содержанием металлов, окутанных большими количествами железной пыли. В изучении были задействованы теоретические модели формирования пыли в околозвездных оболочках и снимки, сделанные космическим телескопом Spitzer. Работа также включает в себя некоторые прогнозы для телескопа «Джеймс Вебб». Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Звезды массой от одной до восьми солнечных развиваются по асимптотической ветви гигантов, прежде чем завершить свою жизнь в виде белых карликов. Именно во время этой короткой, но важной фазы звезды расширяются до огромных размеров и остывают, теряя большую часть массы из-за сильного звездного ветра. Низкая температура и высокая плотность ветра предоставляют идеальные условия для конденсации частиц пыли в их околозвездных оболочках.

Пыль, производимая звездами во время фазы асимптотической ветви гигантов и выбрасываемая в межзвездное пространство, важна для жизни галактик, так как в ней содержится необходимый для образования новых звезд и планет компонент. Понимание того, из чего именно состоит пыль — из твердотельных органических компонентов или неорганических компонентов, — и определение ее количества значимы для астрономического сообщества.

В новом исследовании астрономы рассмотрели любопытную группу звезд асимптотической ветви гигантов, расположенных в Большом Магеллановом облаке. Сравнив наблюдения в инфракрасном диапазоне, полученные при помощи космического телескопа Spitzer, с теоретическими моделями, разработанными исследовательской группой, ученые выяснили, что эти звезды имеют порядка пяти солнечных масс и сформировались около 100 миллионов лет назад, кроме того, в них крайне мало металлов вроде железа, магния и кремния.

Неожиданно для себя исследователи обнаружили, что такое распределение энергии в инфракрасном диапазоне может быть получено, только если железная пыль — главный компонент околозвездных оболочек. Это необычное явление для звезд асимптотической ветви гигантов. Ранее было известно, что такие звезды в основном производят силикаты, магний, а также большие количества кислорода и кремния. Однако новые данные оказались куда более удивительными, учитывая малое содержание металлов в среде, окружающей изучаемые звезды. В результате исследования впервые был охарактеризован этот класс звезд с уникальными спектральными свойствами.

«Низкий уровень содержания металлов в этих гигантских звездах создает любопытные условия, позволяя образоваться большим количествам звездной пыли, — объясняет Эстер Марини, ведущий автор исследования из Университета Рома Тре. — Фактически в среде с низким содержанием металлов сложный ядерный синтез внутри массивных звезд асимптотической ветви гигантов настолько продвинут, что сжигает почти весь магний и кислород, необходимые для формирования других типов пыли — например, из силикатов».

В этих особых условиях железная пыль становится основным компонентом в пыли, образованной этими звездами.

«Это подтверждает теории о железной пыли в среде с низким содержанием металла, на которую ранее указывали независимые наблюдения», — говорит исследователь из IAC и соавтор работы Анибал Гарсиа Эрнандес.

«Запуск космического телескопа «Джеймс Вебб» откроет новые возможности для подробного изучения этого открытия, — говорит Флавиа Дель’Агли из IAC и также соавтор проведенного исследования. — Этот телескоп поможет отыскать больше внегалактических звезд асимптотической ветви гигантов».