En internationell forskning, ledd av Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) har hittat ledtrådar till naturen hos några av de ljusaste och hetaste stjärnorna i vårt universum, kallade blå superjättar. Även om dessa stjärnor ofta observeras, har deras ursprung varit ett gammalt pussel som har diskuterats i flera decennier.
Genom att simulera nya stjärnmodeller och analysera ett stort dataprov i det stora magellanska molnet har IAC-forskare funnit starka bevis för att de flesta blå superjättar kan ha bildats från sammanslagning av två stjärnor bundna i ett binärt system. Studien publiceras i The Astrophysical Journal Letters .
Blå superjättar av B-typ är mycket lysande och heta stjärnor (minst 10 000 gånger mer lysande och 2 till 5 gånger varmare än solen), med massor mellan 16 till 40 gånger solens massa. De förväntas inträffa under en mycket snabb evolutionsfas enligt konventionella stjärnkunskaper och bör därför ses sällan. Så varför observerar vi så många av dem?
En viktig ledtråd till deras ursprung ligger i det faktum att de flesta blå superjättar observeras vara singel, det vill säga att de inte har någon detekterbar gravitationsbunden följeslagare. De flesta unga massiva stjärnor observeras dock födas i binära system med följeslagare. Varför är blå superjättar singel? Svaret:massiva binära stjärnsystem "smälter ihop" och producerar blå superjättar.
I en banbrytande studie ledd av IAC-forskaren Athira Menon simulerade ett internationellt team av beräknings- och observationsastrofysiker detaljerade modeller av stjärnsammanslagningar och analyserade ett prov av 59 tidiga blå superjättar av B-typ i det stora magellanska molnet, en satellitgalax i Vintergatan .
"Vi simulerade sammanslagningarna av utvecklade jättestjärnor med deras mindre stjärnkompanjoner över ett brett spektrum av parametrar, med hänsyn till interaktionen och blandningen av de två stjärnorna under sammanslagningen. De nyfödda stjärnorna lever som blå superjättar under hela den näst längsta fasen av en stjärnas liv, när den bränner helium i sin kärna", förklarar Menon.
Enligt Artemio Herrero, IAC-forskare och medförfattare till artikeln, "De erhållna resultaten förklarar varför blå superjättar finns i det så kallade "evolutionära gapet" från klassisk stjärnfysik, en fas av deras utveckling där vi inte skulle förvänta oss att hitta stjärnor."
Men kan sådana sammanslagningar också förklara de uppmätta egenskaperna hos blå superjättar? "Anmärkningsvärt nog fann vi att stjärnor födda från sådana sammanslagningar har större framgång med att reproducera ytsammansättningen, särskilt kväve- och heliumförbättringen, i en stor del av provet än konventionella stjärnmodeller. Detta indikerar att sammanslagningar kan vara den dominerande kanalen att producera blå superjättar", säger Danny Lennon, en IAC-forskare som också deltog i studien.
Den här studien gör ett stort steg mot att lösa ett gammalt problem med hur blå superjättar bildas och indikerar den viktiga roll stjärnsammanslagningar spelar i galaxernas och deras stjärnpopulationers morfologi. Nästa del av studien kommer att försöka utforska hur dessa blå superjättar exploderar och bidrar till det svarta hålets neutronstjärnlandskap.
Mer information: Athira Menon et al, Evidence for Evolved Stellar Binary Mergers in Observed B-type Blue Supergiants, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad2074
Journalinformation: Astrophysical Journal Letters
Tillhandahålls av Instituto de Astrofísica de Canarias
