Masivní hvězdy mísí vodík ve svých jádrech, což způsobuje, že každých několik hodin nebo dní pulzují

Hvězdy hlavní posloupnosti fúzují vodík ve svých jádrech. Je to způsob, jakým produkují energii, kterou potřebují k zářitu, a brání jim, aby se zhroutily pod vlastní vahou. Vzhledem k tomu, že vodík je fúzován do helia, je v jádře k dispozici méně vodíku. To může představovat výzvu pro velké hvězdy. Potřebují roztavit ohromné ​​množství vodíku, aby zůstaly svítit, a to nemohou udělat, když je vodík v jádru vyčerpán. Naštěstí mohou tento problém vyřešit tím, že do svého jádra přimíchají více vodíku. Nová studie vAstronomie přírodynám ukazuje, jak k tomuto míchání dochází.

Vnitřek našeho Slunce. Kredit: Kelvin Ma, prostřednictvím Wikipedie

U hvězd, jako je Slunce, je jádro obklopeno radiační vrstvou. Tato vrstva je tak hustá, že přijímá fotony desítky tisíc let se přes to pohybovat. Atomy v této vrstvě se příliš nevrtí, takže nedochází k velkému míchání. Nad radiační vrstvou je konvekční vrstva, která se mísí. Vodík v jádře Slunce se nedoplňuje, protože se fúzuje na helium, ale stále je zde spousta vodíku v jádru, který pohání Slunce po miliardy let.

Pokud by větší hvězdy měly podobnou vnitřní strukturu jako naše Slunce, spálily by vodík v jádru poměrně rychle a naplnily by jádro „heliovým popelem“, který by omezil schopnost hvězdy fúzovat vodík. Astronomové si tedy mysleli, že velké hvězdy mají konvektivní jádro, které by umožnilo přimíchání vodíku z vyšších vrstev do jádra. Ale jak to dokázat?

Interiér velkých hvězd. Kredit: May Gade Pedersen

Tato nová studie použila metodu známou jako asteroseismologie, který sleduje, jak se povrch hvězdy pohybuje a mění jas. Zatímco některé z toho mohou být způsobeny věcmi, jako jsou hvězdné erupce, velká část je způsobena zvukovými vlnami uvnitř hvězdy. Tento proces je podobný způsobu, jakým můžete studovat vibrace zvonu poslechem jeho zvonění. Protože vnitřní vibrace hvězdy jsou ovlivněny hustotou a pohybem jejího nitra, je asteroseismologie mocným způsobem studia hvězd.

Tým se podíval na 26 hvězd typu B, o kterých je známo, že pulzují v jasnosti. Tyto jasně modré hvězdy mají hmotnost 3 až 20krát větší než naše Slunce a pulzují rychlostí od 12 hodin do 5 dnů. Pomocí dat z mise NASA Kepler byl tým schopen prokázat, že mnoho z těchto hvězd má konvektivní jádro, což umožňuje smíchání vodíku.

Jedním ze zajímavých výsledků bylo, že množství míchání nekoreluje se stářím hvězdy. Není to tak, že by se míchání zvětšovalo, jak hvězda stárne a je teplejší. Místo toho je rychlost míchání značně variabilní. Některé hvězdy mají velmi malé promíchání jádra, zatímco jiné se mísí rychlostí milionkrát vyšší. Spíše než s věkem se zdá, že míchání souvisí s mírou vnitřní rotace hvězdy.

Je zde toho ke studiu mnohem více. Úroveň míchání v jádru hvězdy může ovlivnit životnost a vývoj hvězdy. Zatímco velké hvězdy mají obvykle mnohem kratší životnost než naše Slunce, jejich životnost nemusí záviset pouze na jejich hmotnosti. Jak v budoucnu aplikujeme asteroseismologii na více hvězd, pravděpodobně najdeme více faktorů, které jsou ve směsi.

Odkaz:Pedersen, May G., a kol. ' Vnitřní míšení rotujících hvězd odvozené z dipólových gravitačních režimů .'Astronomie přírody(2021): 1-8.