Astronomiczna Anomalia: Dekodowanie Tajemnicy Błękitnych Nadolbrzymich Gwiazd

Arcystyczne zdjęcie systemu binarnego czerwonego olbrzyma i młodszego towarzysza, które mogą się połączyć w celu wytworzenia niebieskiego nadolbrzyma. Źródło: Casey Reed, NASA

Niebieskie nadolbrzymy typu B to bardzo jasne, masywne gwiazdy, które przeczą tradycyjnym oczekiwaniom, często pojawiają się mimo swojej teoretycznie krótkiej fazy ewolucyjnej. Ostatnie badania dostarczają nowych spostrzeżeń, pokazując, że wiele niebieskich nadolbrzymów jest prawdopodobnie efektem połączenia masywnych systemów binarnych. Te połączenia wyjaśniają obecność gwiazd w „luce ewolucyjnej” oraz ich unikalne właściwości powierzchniowe, sugerując znaczną rewizję zrozumienia ich cyklu życia i wpływu na formowanie galaktyk.

Niebieskie nadolbrzymy typu B są wyjątkowo jasne i gorące, posiadające jasność co najmniej 10 000 razy większą niż Słońce i temperatury 2 do 5 razy wyższe. Z masami wahającymi się od 16 do 40 razy większymi niż masa Słońca, te gwiazdy są uważane za istniejące podczas krótkiej i szybkiej fazy ewolucji gwiazdowej, co teoretycznie sprawia, że są one rzadkie. Dlaczego zatem obserwujemy tak wiele z nich?

Ważnym wskazówką do ich pochodzenia jest fakt, że większość niebieskich nadolbrzymów obserwuje się jako pojedyncze, czyli nie posiadają one wykrywalnych towarzyszy związkowych grawitacyjnie. Jednakże większość młodych masywnych gwiazd obserwuje się jako urodzone w systemach binarnych z towarzyszami. Dlaczego niebieskie nadolbrzymy są pojedyncze? Odpowiedź: masywne systemy binarne gwiazd „łączą się” i tworzą niebieskie nadolbrzymy.

W pionierskim badaniu przeprowadzonym przez badaczkę IAC Athirę Menon, międzynarodowy zespół astrofizyków obliczeniowych oraz obserwacyjnych symulował szczegółowe modele połączeń gwiazdowych i analizował próbkę 59 niebieskich nadolbrzymów typu B we Wielkim Obłoku Magellana, gwieździe towarzyszącej Drodze Mlecznej.

„Zasymulowaliśmy połączenia ewoluujących olbrzymich gwiazd z ich mniejszymi towarzyszami gwiazdowymi w szerokim zakresie parametrów, biorąc pod uwagę interakcje i mieszanie dwóch gwiazd podczas połączenia. Nowo narodzone gwiazdy żyją jako niebieskie nadolbrzymy przez drugą najdłuższą fazę życia gwiazdowego, kiedy pali hel w swoim jądrze”, wyjaśnia Menon.

Zgodnie z Artemio Herrero, badaczem IAC i współautorem artykułu, „uzyskane wyniki wyjaśniają, dlaczego niebieskie nadolbrzymy występują w tzw. ‘ludzie ewolucyjnej’ z fizyki klasycznej gwiazd, faza ewolucji, w której nie spodziewalibyśmy się znaleźć gwiazd.”

Ale czy takie połączenia mogą również wyjaśnić zmierzone właściwości niebieskich nadolbrzymów? „Niezwykle, odkryliśmy, że gwiazdy urodzone z takich połączeń mają większy sukces w odtworzeniu składu powierzchniowego, w szczególności wzrostu azotu i helu, dużej części próbki niż konwencjonalne modele gwiazdowe. Oznacza to, że połączenia mogą być dominującym kanałem wytwarzania niebieskich nadolbrzymów”, mówi Danny Lennon, badacz IAC, który także uczestniczył w badaniu.

To badanie stanowi duży krok naprzód w rozwiązaniu starego problemu, jak powstają niebieskie nadolbrzymy, i wskazuje na ważną rolę połączeń gwiazdowych w morfologii galaktyk i ich populacji gwiazdowej. Następna część badania będzie próbować zbadania, w jaki sposób te niebieskie nadolbrzymy eksplodują i przyczyniają się do panoramy czarnych dziur i gwiazd neutronowych.