Доказано существование разрывов в ядрах красных гигантов

Ученые Университета Порту (Португалия) доказали, что красные гиганты могут испытывать резкие структурные нарушения во внутреннем ядре. Эти разрывы влияют на колебания блеска звезд, что доступно для астрономических наблюдений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Красные гиганты представляют собой последнюю стадию эволюции звезд главной последовательности, ядра которых состоят из гелия, а горение водорода происходит во внешней оболочке. Как только в ядре начинает плавиться гелий, начинается стадия красного сгущения, характерная для звезд с начальной массы 0,5-3 массы Солнца, а светимость и температуры звезд красного сгущения лежат в небольшом диапазоне светимости и температуры.

В ядрах звезд красного сгущения распространяются гидродинамические гравитационные волны (G-моды) — колебания жидкого вещества, на которое действуют силы тяжести. При их взаимодействии с акустическими волнами (P-моды) возникают смешанные моды колебаний блеска, которые можно охарактеризовать с помощью Фурье-анализа, позволяющего разложить сложную функцию на гармонические колебания с разными частотами. Известно, что резкие структурные изменения (или разрывы) в недрах звезд могут оказать существенное влияние на частоту мод, что астрономы называют сбоем, или «глитчем». Масштабы и амплитуда таких сбоев зависят от положения и величины разрыва.

В новой работе исследователи проанализировали кривые блеска 359 гигантских звезд с массой меньше 1,9 солнечной массы в фазе красного сгущения, полученные космическим телескопом Kepler. Оказалось, что у 6,7 процента звезд наблюдаются значительные отклонения от обычных смешанных мод колебаний блеска, что свидетельствует о сильных структурных разрывах в ядре.

Согласно двум основным теориям, сбои существуют на протяжении всей эволюции звезды, но они очень слабые, либо разрывы сглаживаются каким-то неизвестным физическим процессом. Результаты исследования не поддерживают первый сценарий, однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить второй.