Nowe spojrzenie na życie masywnych gwiazd
Masywne gwiazdy to takie, które są większe niż ok. 10 mas Słońca i powstają znacznie rzadziej niż ich odpowiedniki o małej masie. Jednak w największym stopniu przyczyniają się one do ewolucji gromad gwiazd i galaktyk. Masywne gwiazdy są prekursorami wielu barwnych i energetycznych zjawisk we Wszechświecie, od wzbogacania swojego otoczenia eksplozjami supernowych po zmianę dynamiki ich układów.
Najlepszym narzędziem do badania masywnych gwiazd są „szczegółowe kody ewolucji gwiazd”: programy komputerowe, które mogą obliczać zarówno strukturę wewnętrzną, jak i ewolucję tych gwiazd. Niestety, są one obliczeniowo kosztowne i czasochłonne – obliczenie ewolucji pojedynczej gwiazdy może zająć kilka godzin. Z tego powodu stosowanie tych kodów do modelowania gwiazd w złożonych układach, takich jak gromady kuliste, które mogą zawierać miliony oddziałujących gwiazd, jest niepraktyczne.
Aby rozwiązać ten problem, zespół naukowców opracował kod ewolucji gwiazd, nazwany METISSE (METhod of Interpolation for Single Star Evolution – Metoda interpolacji dla ewolucji pojedynczej gwiazdy). Interpolacja to metoda szacowania ilości w oparciu o pobliskie wartości, takie jak szacowana wielkość gwiazdy na podstawie rozmiarów gwiazd o podobnych masach. METISSE wykorzystuje interpolację do szybkiego obliczania właściwości gwiazdy w dowolnym momencie przy użyciu wybranych modeli gwiazd obliczonych za pomocą szczegółowych kodów ewolucji gwiazd.
METISSE może dokonać obliczeń ewolucji 10 000 gwiazd w 3 minuty. Co najważniejsze, może wykorzystywać różne zestawy modeli gwiazd do przewidywania ich właściwości, co jest niezwykle ważne w przypadku masywnych gwiazd. Tego typu gwiazdy są rzadkością, a ich złożone i krótkie życie utrudnia dokładne określenie ich właściwości. W konsekwencji szczegółowe kody ewolucji gwiazd często wymagają różnych założeń podczas obliczania ewolucji tych gwiazd. Różnice w założeniach stosowanych przez różne kody ewolucji gwiazd mogą znacząco wpłynąć na ich przewidywania dotyczące życia i właściwości masywnych gwiazd.
Poojan Agrawal – badaczka OzGrav i główna autorka badania – wyjaśnia: „Dokonaliśmy interpolacji gwiazd, które miały od 9 do 100 mas Słońca i porównaliśmy przewidywania dotyczące ostatecznego losu tych gwiazd. W przypadku większości masywnych gwiazd w naszym zbiorze odkryliśmy, że masy pozostałości gwiazdowych (gwiazd neutronowych lub czarnych dziur) mogą różnić się nawet o 20 mas Słońca.”
Kiedy pozostałości gwiazdowe się łączą, tworzą fale grawitacyjne – zmarszczki w czasie i przestrzeni – które naukowcy mogą wykrywać. Dlatego wyniki tego badania będą miały ogromny wpływ na przyszłe prognozy w astronomii fal grawitacyjnych.
Agrawal dodaje: „METISSE to dopiero pierwszy krok w odkryciu roli, jaką masywne gwiazdy odgrywają w układach gwiazdowych, takich jak gromady gwiazd, a wyniki już są bardzo ekscytujące.”
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
