В ИНАСАН показали, что у нормальных звезд нет проблемы со скандием — он не выделяется из группы железа, и его содержание близко к солнечному. Все дело в методе расчета теоретических спектров звезд.
Солнце / © Getty images
Скандий — 21-й элемент (Z = 21) в таблице Менделеева, его относят к элементам группы железа. До сих пор содержание скандия у звезд определялось классическим методом с использованием упрощающего предположения о сохранении термодинамического равновесия в каждом единичном объеме газа при локальных значениях кинетической температуры и газового давления.
Такой подход привел к парадоксальным результатам, а именно: у звезд с распространенностью большинства элементов группы железа, близкой к солнечной, то есть у нормальных звезд, содержание скандия быстро падает с ростом эффективной температуры звезды (Teff — температура слоев, из которых приходит бóльшая часть излучения звезды).
Классические результаты для избранных звезд показаны на рисунке синими символами. Например, у звезды HD 209459 с Teff = 10400 К содержание скандия оказывается почти в четыре раза меньше, чем у Солнца (Teff = 5780 К). В действительности, для таких различий нет физических причин, и главный научный сотрудник Института астрономии РАН (ИНАСАН, Москва) Машонкина Людмила доказала, что у нормальных звезд нет проблемы со скандием — он не выделяется из группы железа, и его содержание близко к солнечному (см. красные символы на рисунке). Все дело в методе расчета теоретических спектров звезд.
В ИНАСАН вот уже 20 лет для разных элементов — от водорода (Z = 1) до свинца (Z = 82) — под руководством Машонкиной Людмилы разрабатываются теоретические методы анализа спектральных линий, свободные от упрощающих предположений и наиболее полно учитывающие физические процессы на поверхности звезды при моделировании ее спектра. Такой подход впервые в мире был разработан и применен для анализа линий скандия в наблюдаемых спектрах звезд.
Разработанный метод особенно важен для уточнения классификационных признаков звезд с повышенным содержанием элементов группы железа — так называемых Am звезд, у которых скандий, наоборот, в дефиците, согласно классическим определениям. Это тема следующего исследования астрофизиков ИНАСАН.