Badanie epizodycznej utraty masy w masywnych gwiazdach
Ewolucja masywnych gwiazd kręci się wokół ich zdolności do usuwania warstw wodoru z zewnętrznych warstw lub otoczek. Czasami gwiazdy te doświadczają gwałtownych epizodów utraty masy, podczas których wyrzucają część swoich zewnętrznych warstw w nieregularnych wybuchach. Taka epizodyczna utrata masy może zmieniać i kształtować losy masywnych gwiazd, ale proces ten nie został jeszcze wystarczająco poznany. „Epizodyczna utrata masy w masywnych gwiazdach może być spowodowana procesami zachodzącymi w pojedynczych gwiazdach pod koniec ich życia, gdy stają się niestabilne, lub interakcjami gwiazd w układach podwójnych, takimi jak transfer masy lub fuzje" — mówi Alceste Bonanos, dyrektorka ds. badań w Obserwatorium Narodowym w Atenach. W ramach projektu ASSESS, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, Bonanos i jej współpracy badali epizodyczne procesy utraty masy zachodzące w pojedynczych gwiazdach, w szczególności w masywnych gwiazdach w stadium czerwonego supergiganta — końcowych etapach wypalania jądrowego, podczas których gwiazdy zwiększają swoją jasność i rozmiar. Zespół projektu ASSESS przyjrzał się dwóm wyjaśnieniom tych zdarzeń z literatury: że wysokie jasności mogą prowadzić do gwałtownych erupcji, które usuwają zewnętrzne warstwy gwiazdy; lub że pulsacje w takich gwiazdach mogą stać się bardzo silne, usuwając zewnętrzne warstwy i napędzając superwiatr przed przejściem gwiazdy w supernową w ciągu ostatnich 1000 lat przed wybuchem. Wyniki projektu mogą pomóc nam zrozumieć ewolucję wczesnego Wszechświata, ponieważ eksplozje supernowych dostarczają „nasion” dla czarnych dziur i wzbogacają ośrodek międzygwiazdowy, dzięki czemu powstają gwiazdy i galaktyki, które obserwujemy dzisiaj. „Absolutnie konieczne jest uwzględnienie nowych wskaźników utraty masy dla czerwonych supergigantów, które obliczyliśmy, a także epizodycznej utraty masy w symulacjach ewolucji masywnych gwiazd, aby dokonać wiarygodnych prognoz dotyczących ich końcowych stadiów ewolucji i warunków, w których eksplodują” — wyjaśnia Bonanos.
Przegląd wyewoluowanych masywnych gwiazd
Zespół przeprowadził przegląd wyewoluowanych masywnych gwiazd, który obejmował próbkowanie około 200 wyewoluowanych gwiazd, obejmujących głównie czerwone supergiganty, przy użyciu jednych z największych teleskopów na świecie. Naukowcy odkryli, że 10–15% czerwonych supergigantów wykazuje znaczną zmienność w swoich typach widmowych, co jest dowodem na epizodyczną utratę masy i pozwala oszacować częstotliwość jej występowania.
Uczenie maszynowe przeniesione do gwiazd
Badacze wykorzystali techniki uczenia maszynowego do opracowania metody skuteczniejszego wybierania interesujących wyewoluowanych masywnych gwiazd. „Taka metodologia nie istniała wcześniej, a ma kluczowe znaczenie dla pogłębienia naszej wiedzy na temat epizodycznej utraty masy” — dodaje Bonanos, której zespół wkrótce opublikuje wyniki zastosowania tej techniki do 1 miliona gwiazd w około 25 pobliskich galaktykach. Po raz pierwszy zmierzono również precyzyjne i dokładne wskaźniki utraty masy, wykorzystując największą jak dotąd próbkę czerwonych supergigantów w Obłokach Magellana, przygotowując fundamenty pod zrozumienie fizyki rządzącej tymi ekstremalnymi stanami ewolucyjnymi. Naukowcy odkryli również, że WOH G64, czerwony supergigant w Wielkim Obłoku Magellana o największej jasności i tempie utraty masy, w latach 2013–2014 przeszedł nigdy wcześniej niewidzianą zmianę koloru na niebieski.
Śledzenie ewolucji masywnych gwiazd
Bonanos planuje zbadać epizodyczną utratę masy w fazie czerwonego supergiganta, a w szczególności w ekstremalnych czerwonych supergigantach, teraz, gdy zespół projektu ASSESS odkrył, jak ważny jest ten etap w ewolucji masywnej gwiazdy. „Złożyłam wniosek o krajowe finansowanie tutaj w Grecji i mam nadzieję, że będę mogła nadal wspierać zespół badawczy i rzucić światło na zjawiska zachodzące w tych spektakularnych gwiazdach” — podsumowuje.
Słowa kluczowe
ASSESS, epizodyczna utrata masy, masywne gwiazdy, przegląd, ewolucja, uczenie maszynowe