Przejdź do treści

Nowe spojrzenie na życie masywnych gwiazd

Wizja artystyczna dotycząca gwiazd o różnych masach.

Masywne gwiazdy to takie, które są większe niż ok. 10 mas Słońca i powstają znacznie rzadziej niż ich odpowiedniki o małej masie. Jednak w największym stopniu przyczyniają się one do ewolucji gromad gwiazd i galaktyk. Masywne gwiazdy są prekursorami wielu barwnych i energetycznych zjawisk we Wszechświecie, od wzbogacania swojego otoczenia eksplozjami supernowych po zmianę dynamiki ich układów.

Najlepszym narzędziem do badania masywnych gwiazd są „szczegółowe kody ewolucji gwiazd”: programy komputerowe, które mogą obliczać zarówno strukturę wewnętrzną, jak i proces ewolucji tych gwiazd. Niestety, takie obliczenia są kosztowne i czasochłonne – zrekonstruowanie ewolucji pojedynczej gwiazdy może zająć kilka godzin. Z tego powodu stosowanie tych kodów do modelowania gwiazd w złożonych układach, takich jak gromady kuliste, które mogą zawierać miliony oddziałujących gwiazd, jest niepraktyczne.

Aby rozwiązać ten problem, zespół naukowców opracował kod ewolucji gwiazd, nazwany METISSE (METhod of Interpolation for Single Star Evolution – Metoda interpolacji dla ewolucji pojedynczej gwiazdy). Interpolacja to metoda szacowania ilości w oparciu o pobliskie wartości, takie jak szacowana wielkość gwiazdy na podstawie rozmiarów gwiazd o podobnych masach. METISSE wykorzystuje interpolację do szybkiego obliczania właściwości gwiazdy w dowolnym momencie przy użyciu wybranych modeli gwiazd obliczonych za pomocą szczegółowych kodów ewolucji gwiazd.

METISSE może dokonać obliczeń ewolucji 10 000 gwiazd w 3 minuty. Co najważniejsze, możliwe jest wykorzystywanie różnych zestawów modeli gwiazd do przewidywania ich właściwości, co w przypadku masywnych gwiazd jest niezwykle ważne. Tego typu gwiazdy są rzadkością, a ich złożone i krótkie życie utrudnia dokładne określenie ich właściwości. W konsekwencji szczegółowe kody ewolucji gwiazd często wymagają różnych założeń podczas obliczeń. Różnice w założeniach w różnych kodach ewolucji gwiazd mogą znacząco wpłynąć na przewidywania dotyczące życia i właściwości właśnie masywnych gwiazd.

Poojan Agrawal – badaczka OzGrav i główna autorka badania – wyjaśnia: „Dokonaliśmy interpolacji gwiazd, które miały od 9 do 100 mas Słońca, i porównaliśmy przewidywania dotyczące ostatecznego losu tych gwiazd. W przypadku większości masywnych gwiazd w naszym zbiorze odkryliśmy, że masy pozostałości gwiazdowych (gwiazd neutronowych lub czarnych dziur) mogą różnić się nawet o 20 mas Słońca.”

Kiedy pozostałości gwiazdowe się łączą, tworzą fale grawitacyjne – zmarszczki w czasie i przestrzeni – które naukowcy mogą wykrywać. Dlatego wyniki tego badania będą miały ogromny wpływ na prognozy w astronomii fal grawitacyjnych.

Agrawal dodaje: „METISSE to dopiero pierwszy krok w odkryciu roli, jaką masywne gwiazdy odgrywają w układach gwiazdowych, takich jak gromady gwiazd, a wyniki już są bardzo ekscytujące.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Scientists develop a new tool metisse offering new insights into the lives of massive stars

The fates of massive stars: exploring uncertainties in stellar evolution with METISSE

Źródło: OzGrav

Na ilustracji: Wizja artysty dotycząca gwiazd o różnych masach: od najmniejszych "czerwonych karłów", ważących około 1/10 masy Słońca, po masywne "niebieskie" gwiazdy o masie około 10 do 100 mas Słońca. Chociaż czerwone karły są najbardziej rozpowszechnionymi gwiazdami we Wszechświecie, to masywne niebieskie gwiazdy w największym stopniu przyczyniają się do ewolucji gromad gwiazd i galaktyk. Źródło: ESO/M. Kornmesser