Звезда Вольфа в Райе

Художественное изображение звезды Вольфа в Райе

Звёзды Вольфа в Райе в класс звёзд, для которых характерны очень высокая температура и светимость; звёзды Вольфа в Райе отличаются от других горячих звёзд наличием в спектре широких полос излучения водорода, гелия, а также кислорода, углерода, азота в разных степенях ионизации (NIII в NV, CIII в CIV, OIII в OV). Название класса звёзд связано с именами французских астрономов Ш. Вольфа (Ch. Wolf) и Ж. Райе (G. Rayet), впервые обративших внимание на особенности в их спектрах в 1867 году.

[править] Особенности

Ширина полос излучения в спектрах звёзд Вольфа в Райе достигает 50 в 100 Å, а интенсивности в центре линий иногда в 10в20 раз превосходят интенсивность соседних участков непрерывного спектра. Главной наблюдательной особенностью звёзд Вольфа в Райе, наряду с огромными ширинами и интенсивностями эмиссионных линий, является одновременное присутствие в их спектрах сравнительно низкотемпературного континуума (цветовая температура непрерывного излучения в видимой области спектра ~10 в 20 тыс. К) и линий атомов и ионов с высокими (до 100 эВ) потенциалами ионизации, соответствующих температуре до 100 тыс. К.

Спектры, характерные для звёзд Вольфа в Райе, имеют также ядра некоторых планетарных туманностей. Массы и светимости этих ядер много меньше, чем у «классических» звёзд Вольфа в Райе. Аналогичные спектры наблюдаются также у новых звёзд спустя некоторое время после вспышки.

[править] Классификация

Звёзды Вольфа в Райе подразделяются на две последовательности: азотную (WN) и углеродную (WC). В спектрах звёзд первой последовательности в основном содержатся линии азота, а в спектрах второй в линии углерода и кислорода. В спектрах звёзд обеих последовательностей присутствуют линии гелия и водорода, однако линии водорода слабы и оценки относительного химического состава неизменно показывают, что атомов водорода в атмосферах звёзд Вольфа в Райе в несколько раз меньше, чем атомов гелия.

[править] Физические характеристики

В галактике Млечный Путь к настоящему моменту известно лишь около 230 звёзд Вольфа в Райе, светимость которых в среднем в 4000 раз превышает светимость Солнца. Причем примерно 100 звёзд этого типа найдено в Большом Магеллановом облаке и всего 12 в Малом в спутниках Млечного Пути;

В самом Млечном Пути звёзды Вольфа в Райе находятся преимущественно в областях спиральных ветвей и часто связаны с газо-пылевыми туманностями и скоплениями нормальных горячих звёзд. Температура видимой поверхности звёзд Вольф в Райе превышает 50 000 градусов Цельсия. Их радиусы составляют 10 в 15 радиусов Солнца, а массы порядка 10 масс Солнца. Абсолютные звёздные величины звёзд Вольфа в Райе достигают в6,8^m. Многие звёзды Вольфа в Райе входят в состав тесных двойных звёзд. Спутник принадлежит обычно к нормальным горячим звёздам спектрального класса О. В большинстве известных систем WR + ОВ массы звёзд Вольфа в Райе меньше масс спутников.

Спектроскопические данные свидетельствуют о том, что из звёзд Вольфа в Райе происходит мощное истечение вещества. Ширины эмиссионных линий соответствуют скоростям истечения 1000в2000 км/с, что для известных средних характеристик этих звёзд превышает параболическую скорость (то есть звезда теряет вещество). Некоторые эмиссионные линии имеют абсорбционные компоненты с коротковолновой стороны, что свидетельствует в пользу модели радиального истечения вещества. Скорость потери массы звёзд Вольфа в Райе, оцениваемая из анализа спектроскопических данных, составляет $10^{-4} -10^{-6} \mathfrak{M}_\odot$ в год. Эта оценка сильно зависит от принятой модели истечения (ускоренное, замедленное) и от локализации областей формирования эмиссионных линий в протяжённой атмосфере. Анализ изменения периода двойной системы V 444 Cyg со звездой Вольфа в Райе WN5 дал возможность прямо оценить скорость потери массы. Она оказалась равной $\left( 1,1 \pm 0,2 \right) \cdot 10^{-5} \mathfrak{M}_\odot$ в год.

Для выяснения механизма возбуждения эмиссионного линейчатого спектра является важным определение электронной температуры Т_е в протяжённых атмосферах звёзд Вольфа в Райе. Поскольку в протяжённой атмосфере отсутствует локальное термодинамическое равновесие, кинетическая температура электронов может сильно отличаться от температуры выходящего излучения. Значение электронной температуры Т_е, полученное из анализа затмений в ИК-диапазоне спектра в двойной системе V 444Cyg, оказалось сравнительно низким (T_e > 50 000 К) и убывает с высотой в протяжённой атмосфере. Это вместе с высокой температурой ядра (более $9 \cdot 10^4$ К) является веским аргументом в пользу рекомбинационного механизма возбуждения эмиссионных линий.

[править] Возникновение и эволюция

На диаграмме Герцшпрунга в Ресселла звёзды Вольфа в Райе с наиболее надёжно определёнными характеристиками лежат в области между главной последовательностью и последовательностью однородных гелиевых звёзд. Это свидетельствует о том, что звёзды Вольфа в Райе находятся на поздней стадии звёздной эволюции и уже прошли стадию главной последовательности (водород в них «выгорел»). Тот факт, что менее массивные компоненты двойных систем WR + ОВ находятся на более поздней стадии эволюции, может быть объяснён гипотезой перемены ролей компонентов в результате обмена веществом при эволюции тесной двойной системы. Первоначально более массивный компонент двойной системы эволюционирует быстрее спутника и, расширяясь, после исчерпания водорода в ядре и загорания слоевого водородного источника заполняет свою полость Роша. Происходит быстрое (за время ~10⁴ лет) перетекание значительной части вещества (до 70 %) к спутнику. После потери водородной оболочки остаётся горячая гелиевая звезда с примесью водорода в наружных слоях (>20 % по массе), которая становится звездой Вольфа в Райе. По мере истечения вещества обнажаются глубокие, обогащённые углеродом слои, и звезда азотной последовательности может превратиться в звезду углеродной последовательности. Время жизни звезды Вольфа в Райе сравнительно невелико (10⁵в10⁶ лет) в по истощении ядерного топлива она взрывается как сверхновая звезда, образуя релятивистский объект в нейтронную звезду или чёрную дыру. Поскольку взрывается менее массивный компонент двойной системы, распад системы маловероятен, она остаётся двойной. После выгорания водорода во втором компоненте и заполнения им полости Роша начинается аккреция вещества на релятивистский объект. Пока второй компонент близок к заполнению полости Роша, но не целиком заполняет её, тесная пара (двойная система с ОВ-сверхгигантом) наблюдается как «классический» рентгеновский источник. При заполнении своей полости Роша второй компонент истекает в столь высоком темпе, что аккреционный диск вокруг релятивистского объекта становится непрозрачным для рентгеновского излучения. При этом двойная система может (на 10³в10⁴ лет) погрузиться в общую оболочку, после сброса которой остаётся молодая вторая звёзда Вольфа в Райе азотной последовательности в паре с релятивистским объектом. Сброс оболочки вызывается динамическим торможением двойного ядра, в результате чего образуется кольцевая туманность, обтекаемая звёздным ветром. Таким образом, стадия Вольфа в Райе звезды в двойной системе может иметь место дважды в до стадии рентгеновской двойной системы и после этой стадии. Обнаружение признаков двойственности у звёзд Вольфа в Райе в центрах кольцевых туманностей или имеющих большую высоту над галактической плоскостью (которая может быть следствием импульса, полученного двойной системой при взрыве сверхновой) является серьёзным аргументом в пользу описанной схемы эволюции двойных звёзд Вольфа в Райе.

Другой возможный путь эволюции предложен для одиночных массивных звёзд Вольфа в Райе. Расчёты показывают, что эволюция массивной $\left( \approx 30\mathfrak{M}_\odot \right)$ звезды на стадии горения водорода происходит без существенной потери массы. На стадии горения гелия, то есть после ухода в область красных сверхгигантов, устойчивость внешних слоев звезды нарушается из-за избыточной светимости. В результате начинается мощное истечение вещества (до $0,5\mathfrak{M}_\odot$ в год), образуется звезда Вольфа в Райе, в окрестности которой должны оставаться большие $\left( \approx 20\mathfrak{M}_\odot \right)$ массы выброшенного газа.

Существует также мнение, что прародителями звёзд Вольфа в Райе могут быть очень массивные звёзды Of. При этом образование звёзд Вольфа в Райе связывается с потерей массы за счёт мощного звёздного ветра за время ядерной эволюции звёзд Of. Эта идея в деталях не разработана.

[править] Ссылки

Переменные звёзды
Эруптивные	Вольфа в Райе · Гамма Кассиопеи · Неправильные · Орионовы переменные · T Тельца · Фуоры · R Северной короны · RS Гончих Псов · S Золотой Рыбы · UV Кита
Пульсирующие	Цефеиды · Альфа Лебедя · Бета Цефея · Дельта Щита · Медленные неправильные · Мириды · Полуправильные · Пульсирующие белые карлики · PV Телескопа · RR Лиры · RV Тельца · SX Феникса · W Девы
Вращающиеся	α² Гончих Псов · BY Дракона · Вращающиеся эллипсоидальные · FK Волос Вероники · Пульсары · SX Овна
Катаклизмические	Новые · Повторные новые · Карликовые новые · Сверхновые · Z Андромеды
Затменно-двойные системы	Алголь · Бета Лиры · W Большой Медведицы
Другие	Поляры · Гамма Золотой Рыбы
Категория:Переменные звёзды

Звёзды
Эволюция	Формирование · Звёзды до главной последовательности · Главная последовательность · Горизонтальная ветвь · Асимптотическая ветвь гигантов · Полоса нестабильности · Красное сгущение · Планетарная туманность · Протопланетарная туманность · Яркие голубые переменные · Звезда Вольфа в Райе · Псевдосверхновая · Сверхновая звезда · Гиперновая звезда · Диаграмма Герцшпрунга-Рассела · Звёздное население
Протозвёзды	Молекулярное облако · Глобула Бока · Молодые звёздные объекты · Объект Хербига в Аро · Трек Хаяси · Предел Хаяси · Трек Хеньи · Орионовы переменные (звёзды типа T Тельца · фуоры) · Звёзды Хербига (Ae/Be)
Типы звёзд	Субкарлик · Карлики (Красный · Жёлтый · Оранжевый · Голубой) · Субгигант · Гиганты (Красный гигант · Голубой гигант · Яркий гигант) · Сверхгиганты (Красный сверхгигант · Жёлтый сверхгигант · Голубой сверхгигант) · Гипергиганты (Жёлтый гипергигант) · Голубые отставшие звёзды · Оболочечная звезда · Углеродная звезда (Метиновая звезда) · Бариевая звезда · Звезда S типа · Пекулярная звезда · Технециевая звезда · Ртутно-марганцевая звезда · Переменная звезда
Звёздные останки	Белый карлик · Чёрный карлик · Нейтронная звезда (Пульсар: (Радиопульсар · Рентгеновский пульсар) · Магнетар: (Аномальный рентгеновский пульсар · Источник мягких повторяющихся гамма-всплесков) · Великолепная семёрка · Вращающийся радиотранзиент) · Чёрная дыра звёздной массы · Плотная звезда (Экзотическая звезда · Кварковая звезда · Преонная звезда · Q-звезда) · Железная звезда
«Недозвёзды»	Коричневый карлик · Субкоричневый карлик · Планетар
Строение звёзд	Звёздное ядро · Конвективная зона · Лучистая зона · Фотосфера · Хромосфера · Звёздная корона · Звёздный ветер · Пузырь звёздного ветра · Металличность · Звёздное магнитное поле · Астросейсмология · Солнцеподобные осцилляции · Предел Эддингтона
Звёздный нуклеосинтез	s-процесс · r-процесс · p-процесс · rp-процесс · Альфа-процесс · Тройная гелиевая реакция · Протон-протонный цикл · Углерод-азотный цикл · Гелиевая вспышка · Горение углерода · Углеродная детонация · Горение кислорода · Горение неона · Горение кремния
Свойства звёзд	Спектральный класс · Эффективная температура · Звёздная кинематика (Собственное движение · Угловая скорость) · Микротурбулентность · Солнечная масса · Планетная система · Вращение звёзд · Звёздная система (Двойная звезда · Кратная звезда) · Звёздная динамика · UBV-фотометрия · Обозначения звёзд · Звёздная величина (Абсолютная звёздная величина)
Списки звёзд	Список звёздных имён · Список наиболее массивных звёзд · Список наименее массивных звёзд · Список крупнейших звёзд · Список самых ярких звёзд · Список самых мощных звёзд · Список ближайших звёзд · Список коричневых карликов · Хронология звёздной астрономии
Категория:Звёзды

Звезда Вольфа в Райе

Содержание

[править] Особенности

[править] Классификация

[править] Физические характеристики

[править] Возникновение и эволюция

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках