Астрономы проанализировали несколько белых карликов в старых звёздных скоплениях Млечного Пути, и их результаты помогли пролить свет на происхождение углерода, элемента, необходимого для жизни на Земле.
Каждый атом углерода во Вселенной был создан звёздами в результате слияния трёх ядер гелия.
Но астрофизики до сих пор спорят о том, какие типы звёзд являются основным источником углерода в нашей собственной галактике, Млечном Пути.
Некоторые считают, что углерод производят звёзды с малой массой, которые сбрасывают свои богатые углеродом оболочки и становятся белыми карликами, а другие полагают, что большая часть существующего углерода появилась благодаря массивным звёздам, которые в конечном итоге взорвались как сверхновые.
Используя данные обсерватории WM Keck на Гавайях, полученные в 2018 году, астроном Университета Падуи Паола Мариго и его коллеги проанализировали несколько белых карликов, принадлежащих к пяти звёздным скоплениям: NGC 752, Ruprecht 147, NGC 6121, NGC 6819 и NGC 7789.
“Из анализа наблюдаемых спектров стало возможным измерить массы белых карликов”, – сказал соавтор профессор Энрико Рамирес-Руис, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз.
Используя теорию эволюции звёзд, учёные смогли проследить их историю и рассчитать их массы при рождении.
Исследование белых карликов, дало удивительный результат: массы этих звёзд были значительно большими, чем ожидалось, что вызвало “излом” в соотношении массы между начальным и конечным значениями для звёзд с начальными массами, лежащими в определённом диапазоне.
“Наше исследование интерпретирует этот излом в начальных и конечных массовых отношениях как признак синтеза углерода, производимого звёздами с низкой массой в Млечном Пути”, – сказал доктор Мариго.
На последних этапах своей жизни звёзды, вдвое массивнее, чем наше Солнце, производили новые атомы углерода в своих горячих атмосферах, переносили их на поверхность и, наконец, выбрасывали в межзвёздную среду при помощи слабых звёздных ветров.
Подробные звёздные модели команды показывают, что удаление внешней мантии, богатой углеродом, происходило достаточно медленно, чтобы позволить центральным ядрам этих звёзд, будущим белым карликам, заметно увеличиться в массе.
Анализируя начально-конечное соотношение масс вокруг перегиба, исследователи пришли к выводу, что звёзды с массой в два раза большей солнечной также способствовали обогащению галактики углеродом, в то время как звёзды менее 1,5 солнечных масс этого не делали.
Другими словами, масса в 1,5 солнечных массы является минимальной массой для звезды, распространяющей обогащённый углеродом материал по галактике.
Полученные данные ставят новые строгие ограничения на то, как и когда углерод производился звёздами нашей галактики и в конечном итоге оказывался в исходном материале, из которого Солнце и его планетная система образовались 4,6 миллиарда лет назад.