Астрономы получили подтверждение существования горячих звезд, состоящих из гелия, в двойных звёздных системах. Это позволило устранить пробел в диапазоне масс, наблюдаемых у звёзд – между субкарликами и звёздами Вольфа — Райе. Теоретически существование таких объектов было предсказано ранее, однако их обнаружение оставалось сложной задачей. Сейчас исследователи разработали метод, позволяющий идентифицировать хотя бы часть из них.
Недавние исследования свидетельствуют о том, что около 70% массивных звезд на протяжении своего жизненного цикла испытывают взаимодействие со звездой-компаньоном. Согласно теории эволюции двойных звездных систем, в процессе такого взаимодействия примерно каждая третья массивная звезда теряет водородную оболочку. Это может происходить из-за того, что водородную оболочку забирает звезда-компаньон, либо они формируют общую газовую оболочку и избавляются от нее.
Вследствие потери водорода, должны сохраняться долгоживущие горячие звезды, состоящие в основном из гелия, с массой от двух до восьми солнечных масс (исходная масса таких звезд составляла от восьми до двадцати пяти солнечных масс). Их количество, вероятно, будет значительным, однако за время всех наблюдений описана лишь одна богатая гелием звезда средней массы.
Эти массивные звезды, лишенные атмосферы, вероятно, играют ключевую роль в различных астрофизических процессах и явлениях. Согласно имеющимся данным, они должны вызывать взрывы сверхновых с коллапсирующим ядром и содержанием мало водорода. Кроме того, их исключительно высокая температура поверхности делает их потенциальными источниками интенсивного ионизирующего излучения.
Если эти объекты действительно встречаются нечасто, то стоит переосмыслить существующие представления об эволюции двойных звезд. Однако, возможно, несоответствие между теорией и фактическими данными связано с ошибками в процессе наблюдений. Не исключено, что излучение горячих гелиевых звезд может быть скрыто как сильным свечением звезды-компаньона, так и наличием межзвездной пыли.
Около нескольких лет назад Ильва Гётберг (Ylva Götberg), доцент Австрийского института науки и технологий (ISTA), высказала гипотезу о возможности обнаружения таких звёзд по избыточному ультрафиолетовому излучению в спектральном распределении энергии.
Гётберг и её коллега Беттани Людвиг из Торонтского университета (Канада) провели моделирование, чтобы определить, какими должны быть спектры различных звезд, не имеющих атмосфер, в двойных системах. В результате исследования было установлено, что гелиевые звезды средней массы, находящиеся в паре с маломассивными звёздами-компаньонами (с массой менее 10 солнечных масс), обладают особым сочетанием цвета и яркости.
В целях поиска подобных объектов исследователи обратились к ближайшим галактикам — Большому и Малому Магеллановым Облакам. Специалисты собрали сведения о светимости миллионов звезд и подготовили первый каталог данных об ультрафиолетовом излучении в этих галактиках. Наиболее важным оказалось то, что они обнаружили системы с аномальным ультрафиолетовым свечением и провели более детальное изучение 25 таких объектов. Результаты опубликованы в журнале Science.
Авторы, проанализировав различные «голубые» системы, определили три морфологических класса. К первой группе отнесены звезды, демонстрирующие преобладающие линии поглощения гелия-II (однократно ионизированный гелий). Спектральный класс горячих звезд определяют по наличию или отсутствию линий поглощения гелия-I и гелия-II. Во вторую группу включены звезды с линиями поглощения гелия-II и заметными линиями поглощения водорода. В третью группу вошли объекты, характеризующиеся выраженными линиями водорода и гелия-I, что весьма похоже на спектр звезд главной последовательности класса B.
Если звезды последнего класса на самом деле являются стандартными звездами, то звезды первого и второго классов значительно отличаются от объектов спектральных классов O и от звезд Вольфа — Райе. Именно эти звезды и считаются горячими гелиевыми звездами.
В настоящее время авторы изучают другие многообещающие системы, идентифицированные в ходе предыдущего обзора. Кроме того, они намерены увеличить охват поисков подобных объектов, включая как ближайшие галактики, так и области Млечного Пути.