Европейское космическое агентство поделилось информацией о важном открытии, сделанном с использованием телескопа «Евклид». Астрономы впервые зафиксировали дефицит звезд малой массы в старинном шаровом скоплении – явление, которое способно пролить свет на внутреннее строение небесных тел. Благодаря данным миссии «Евклид» Европейского космического агентства, данная особенность была обнаружена в шаровом скоплении NGC 6397, находящемся на удалении приблизительно в 8000 световых лет от Земли и имеющем возраст около 13,4 миллиарда лет.
В ходе изучения распределения звезд в скоплении, ученые из INAF и Института космических телескопов имени Хаббла пришли к выводу, что красные карлики с массой, составляющей примерно 35% массы Солнца, встречаются значительно реже, чем ожидалось. Примечательно, что это не плавное снижение численности: звезды, немного легче или немного тяжелее, присутствуют в большом количестве, а светила, масса которых соответствует указанному значению, представляют собой большую редкость.
Еще в 2018 году, опираясь на данные миссии Gaia, специалисты предсказали подобное неравенство в распределении. Миссия зафиксировала схожий эффект среди звезд, расположенных поблизости от Солнечной системы. Однако тогдашние наблюдения охватывали звезды, отличающиеся возрастом и химическим составом, что существенно усложняло проведение подробного анализа этого явления.
NGC 6397 представляет собой прекрасную природную лабораторию, поскольку все его звезды возникли в единой среде и приблизительно в одно и то же время. Результаты исследований показывают, что данная особенность не обусловлена свойствами отдельных звездных групп, а является следствием более универсального физического явления.
По мнению ученых, возникновение этого явления обусловлено тем, как энергия, генерируемая в ядре звезды, достигает ее внешних слоев. У небольших красных карликов, масса которых не превышает примерно 0,35 массы Солнца, внутреннее строение определяется конвекцией: непрерывный подъем горячей плазмы в виде крупных пузырей обеспечивает перенос энергии наружу, аналогично кипению воды в емкости.
Для более крупных звезд характерна иная организация: энергия из ядра транспортируется преимущественно посредством излучения, в то время как внешние слои сохраняют конвективный характер. Значение около 0,35 солнечной массы, таким образом, представляет собой значимый физический рубеж, который разделяет два различных внутренних режима. В процессе этого перехода происходит интенсивное перемешивание вещества внутри звезды, что приводит к временной нестабильности и влияет на светимость, температуру и размеры небесного тела.
Это приводит к сокращению времени, которое звезды проводят в этой стадии развития, что снижает вероятность их обнаружения. Наблюдаемые астрономами различия в распределении яркости звезд являются проявлением этого эффекта. Точное измерение этих различий предоставляет новый метод для проверки теоретических моделей, объясняющих эволюцию маломассивных звезд – наиболее распространенного типа звезд в Млечном Пути.
«Евклид» выявил это явление благодаря уникальной характеристике, которая выделяет его среди других космических телескопов. Несмотря на то, что его основная задача – исследование темной материи и темной энергии, телескоп обладает возможностью сканировать обширные области неба, сохраняя при этом высокую точность при определении яркости звезд, что позволяет ему одновременно получать информацию о миллионах небесных тел.
Замеченный астрономами дефицит красных карликов представляет собой едва заметный сигнал, требующий анализа данных, полученных при наблюдении огромного числа звезд. Телескопы, такие как «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», предоставляют более детальные и глубокие изображения, однако они охватывают значительно меньшие участки небесной сферы, поэтому не смогли выявить этот феномен с такой же четкостью. Подтверждение наличия разрыва в шаровом скоплении расширяет возможности для дальнейших исследований. В перспективе «Евклид» и космический телескоп «Нэнси Грейс Роман», также предназначенные для наблюдения больших участков неба, смогут установить, наблюдается ли аналогичная особенность в других звездных скоплениях, что позволит астрономам глубже понять процессы, протекающие внутри звезд малой массы.
По словам соавтора исследования Луиджи Бедина из INAF в Падуе, это открытие станет частью учебных материалов по астрономии, поскольку ученым удалось установить показатель, позволяющий определить точный момент перехода между двумя состояниями, свойственными внутреннему строению маломассивных звезд. Кроме того, это открытие может найти и другое значимое применение. Поскольку данный «провал» наблюдается только при определенной звездной массе, астрономы смогут использовать его для более точного вычисления расстояний до шаровых скоплений, что сделает его ценным инструментом для будущих астрономических наблюдений.
Исследование в журнале Astronomy & Astrophysics.