Астрономы нашли рекордную суперлитиевую звезду

С возрастом содержание лития в фотосфере звезд, то есть нижнем слое атмосферы, сокращается. У маломассивных звезд это начинается еще до выхода на главную последовательность, когда их источником энергии становятся термоядерные реакции. Причем скорость падения содержания лития невозможно объяснить стандартным «взрослением» звезды. Очевидно, свой вклад делают внутренние гидродинамические процессы.

В общем, во всех маломассивных красных гигантах астрономы ожидают видеть низкое содержание лития. Тем удивительнее взрослые светила, которые умудряются удержать высокое содержание этого металла.

Впервые красных гигантов с аномально высоким содержанием лития заметили еще в 1980-х годах. Разглядеть наличие лития в прохладных звездах довольно легко, поэтому за прошедшие десятилетия накопилось множество данных наблюдений. В среднем высокое содержание этого элемента встречается у одного-двух процентов красных гигантов.

На сегодня известно примерно 150 гигантов с высоким содержанием лития. Из них около 20 считаются суперлитиевыми звездами c показателем относительного содержания металла выше 3,3. Лишь у нескольких гигантов он превысил 4.

Астрономы из Флоридского университета (США) обнаружили в гало Млечного Пути взрослого красного гиганта J0524-0336 с показателем содержания лития около 5,62, что делает его самой суперлитиевой звездой из известных до сих пор. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Звезду заметили в рамках обзора, целью которого было найти старые звезды Галактики. Гигант J0524-0336 приближается к последним этапам эволюции и уже становится нестабильным. Он гораздо больше и ярче звезд своего типа. Как предположили авторы исследования, его масса приблизительно равняется 0,8 солнечной, что обычно для таких гигантов на этом этапе развития. Получается, сейчас он примерно в 30 раз больше Солнца.

«Мы обнаружили, что у J0524-0336 в 100 тысяч раз больше лития, чем у Солнца на сегодняшнем этапе его эволюции. Такое количество сложно объяснить принятыми моделями эволюции звезд. Возможно, существует какой-то другой механизм производства или удержания лития», — объяснила Рана Эззеддин, астроном из Флоридского университета.

Известно несколько механизмов, которые могут объяснить высокое содержание лития в красных гигантах. Эти механизмы можно разделить на внешние и внутренние. В новой научной работе ученые рассмотрели все предположения в контексте параметров J0524-0336.

В число внешних механизмов входят поглощение планеты и взаимодействие со звездой-компаньоном. Чтобы объяснить, насколько большое содержание лития, у самой планеты должно было быть аномально высокое количество этого металла. К тому же, согласно моделям, у звезд этого типа вообще маловероятно образование планет. Со звездой-компаньоном все не так просто. Судя по движению гиганта J0524-0336, сейчас у него нет соседки, но довольно быстрое вращение может быть признаком недавнего взаимодействия с другим светилом.

Сложнее понять внутренние процессы. В теории и по данным наблюдений, на определенном этапе развития в благоприятных условиях красные гиганты могут начать производить литий. Для этого в звездах должно идти сильное «перемешивание». Как раз в механизмах этого перемешивания астрономы пока не разобрались.

Есть еще одна версия. Чрезвычайно высокое содержание лития может наблюдаться из-за появления временной литиевой оболочки. Вероятно, это пока неизученный этап развития красных гигантов перед переходом к более спокойному производству лития. По расчетам, он может длиться около 20 тысяч лет. Этот гипотетический этап называют литиевой вспышкой (lithium flash). Авторы новой статьи предположили, что J0524-0336 проходит через такую «вспышку».

«Если мы найдем скопление пыли в околозвездном диске или кольцо обломков и материи, выброшенной из звезды, то поймем, что звезда пережила потерю массы, например, при взаимодействии с другой звездой. Если мы не увидим такой диск, то сможем заключить, что обогащение литием произошло из-за пока неизвестного процесса внутри звезды», — заключила Рана Эззеддин. Ученые планируют продолжить наблюдения за звездой.