Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Пульсации протозвезд расскажут об их возрасте

Астрофизики научились определять возраст молодых звезд по их пульсациям.

По современным представлениям звезды возникают в результате гравитационного сжатия из молекулярных облаков газа и пыли – протозвездного облака. Сжатие облака приводит к повышению давления и температуры в его центре. В некоторый момент они становятся достаточными для запуска термоядерной реакции в ядре протозвезды, после чего ее сжатие прекращается и она становится «взрослой» звездой главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга–Рассела, где и находится в течение длительного времени. Возраст «взрослых» звезд, включая Солнце, как правило, оценивают на основе теории строения и эволюции звёзд с учётом зависимости между массой и светимостью для звёзд главной последовательности.

Эволюция звезды от рождения, под которым понимается момент, когда она становится оптически видимой (справа на кривой), до «взрослого» состояния, когда зажигается термоядерная реакция (слева на кривой). На осях отложены температура и светимость.
Область звездообразования NGC-2264. Хорошо видны газопылевые облака (фото Рольфа Гейссингера)
Область звездообразования NGC-2264, снятая в инфракрасном диапазоне космическим телескопом «Спитцер» (фото SIRTF/NASA/ESA.)
Звездное скопление Рождественская елка, находящееся в центре NGC-2264 (Фото ESO)
График пульсаций молодой звезды Ае Хербига HD 142666, полученный с помощью спутника MOST.
Эволюция звезды класса G на примере Солнца (ru.wikipedia.org)

Определение возраста молодой протозвезды до начала термоядерной реакции далеко не простая задача. Информация о протозвездном облаке дает только смутное представление о его возрасте. Международная группа исследователей под руководством Констанции Цвинтс из астрономического института бельгийского университета КУ Левен разработала способ определения возраста протозвезд по измерениям их пульсаций. Статья об этом опубликована в журнале «Science» 3 июля 2014 года.  


О том, что «взрослые» звезды пульсируют, было известно с 1950-х годов, когда международное признание получили работы советского ученого Сергея Александровича Жевакина, разработавшего теорию пульсации звезд и разгадавшего тайну переменных звезд цефеид. Авторы данной работы не только теоретически доказали пульсацию протозвезд, но и связали вид их частотного спектра с возрастом звезды. Пульсации внешних слоев звезды представляют собой по сути акустические колебания плазмы, сейсмические волны. Поэтому для их исследования использовалась ультразвуковая технология эхографии, аналогичная той, которую применяют в медицине. Регистрация пульсаций производилась как фотометрическими, так и спектроскопическими методами.

Пульсации звезд происходят из-за взаимного действия гравитационного сжатия к центру звезды и давления возникающего при этом внутри звезды излучения в противоположную сторону.

«Наши данные показывают, что молодые звезды вибрируют медленнее, а более взрослые звезды вибрируют быстрее. Масса звезды имеет большое влияние на ее развитие: звёзды с меньшей массой развиваются медленнее. Тяжелые звёзды растут и взрослеют быстрее», - говорит доктор Цвинтс. Подобная зависимость имеется и для цефеид.   

Теоретические выводы о том, что молодые звезды пульсируют иначе, чем старые, были сделаны ранее, данное же исследование является первым подтверждением предсказаний теории конкретными космическими данными. Для этого ученые проанализировали колебания 34 звезд в возрасте до 10 миллионов лет и массой от одной до четырех масс Солнца в звездном скоплении Рождественская елка (NGC 2264), находящемся на расстоянии 2700 световых лет от нас. Там, в мощных облаках газа и пыли, охватывающих область размером в 40 световых лет, происходит формирование звезд.

  «Теперь у нас есть модель, которая более точно измеряет возраст молодых звезд», - говорит доктор Цвинтс. - «И мы сейчас в состоянии разделить молодые звезды в зависимости от их этапа жизни».  

Данные были получены с помощью наблюдений на спутниках MOST (Microvariability and Oscillations of STars — «Звездные микровариации и осцилляции», канадский космический телескоп) и CoRoT (COnvection ROtation and planetary Transits — европейский космический телескоп), и нескольких наземных обсерваториях, включая Европейскую южную обсерваторию в Чили (ESO).

Среди авторов работы – ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН доктор физико-математических наук Татьяна Рябчикова, специализирующаяся на спектроскопических исследованиях.

По материалам: Science  и университета КУ Левен 
Видеоролик, иллюстрирующий исследование.

Автор: Алексей Понятов

Источник: www.nkj.ru

Статьи по теме