Разбираем эволюцию массивных звёзд или "как сломать мозг с подсчётами начальной массы". Часть 2

Ссылка на первую часть

На сей раз я буду разбирать эволюцию массивных звёзд с массой от 15 до 20 солнц. Здесь я постараюсь более-менее подробно объяснить все эволюционные стадии и привести примерные оценки времени, через которое они наступают.

Как всегда предупреждаю, что расчёты могут быть немного ошибочными. И помните, точная эволюция звезды зависит от металличности, скорости вращения и дальности компаньона! В этой статье все приведённые данные относятся либо к одиночным звёздам, либо имеющих компаньонов на орбите более 1 земного года

Итак, любая звезда после своего формирования начинает свой путь с главной последовательности. Как мы выяснили в прошлой статье, у звёзд с массой 10-14 солнц главная последовательность не ограничивается классом "V" (карлик), а продолжается до тех пор, пока звезда не начнёт активно расширяться в красного сверхгиганта. У более массивных звёзд всё ровно так же.

Обычно карлики с массой 15-20 солнц имеют спектральный класс O7-B1 и радиус от 4 до 8 солнц (есть неточности!). К таким можно отнести Пайкаухале (Тау Скорпиона) с массой 15 солнц и Сигму Ориона Aa с массой 18 солнц. К сожалению, найти звёзд этого промежутка массы с классом светимости "V" очень проблематично, так как они очень быстро эволюционируют в субгигантов, гигантов и далее уже в сверхгигантов. Бо‌льшую часть времени они, всё же, проводят как голубые гиганты как, например, Альният Aa1 (Сигма Скорпиона Aa1) с массой 17,2-18 солнц и спектральным классом B1III. Собственно, привожу приблизительные подсчёты времени жизни на главной последовательности звёзд масс 15-20 солнц вместе с фазой голубого гиганта и, возможно, частично голубого сверхгиганта

15 солнц — около 16 млн лет
16 солнц — около 13,6 млн лет
17 солнц — около 12 млн лет
18 солнц — около 10,7 млн лет
19 солнц — около 9,9 млн лет
20 солнц — около 9 млн лет

Далее звезда начинает с нарастающей скоростью расширяться сначала в белого, потом в жёлтого, оранжевого и затем в красного сверхгиганта. На этом этапе у звезды возрастает скорость потери массы и более массивные звёзды из-за этого могут снова стать голубыми сверхгигантами (более подробно в следующей статье). Но обычно звёзды с массами 15-20 солнц могут даже никогда не находиться на синей петле, хотя в некоторых случаях могут пройти их и не один раз.

Ещё есть интересная деталь. Массивные звёзды очень быстро проходят фазу голубого сверхгиганта, так что они не так распространены, но из-за своей высокой светимости (которая, кстати, обычно выше, чем у красных сверхгигантов той же массы) их легче наблюдать, из-за чего создаётся впечатление, что их много. К сожалению, я не смог найти нужных примеров голубых и белых сверхгигантов. К жёлто-белым сверхгигантам относятся Садр (Гамма Лебедя) и Везен (Дельта Большого Пса) с почти одинаковыми параметрами, а так же Арнеб (Альфа Зайца), который находится на синей петле. К оранжевым сверхгигантам, возможно, можно причислить Омикрон¹ Большого Пса (там разные оценки массы, но исходя из возраста, подходящей будет именно 14,38 солнца). К красным же можно отнести знаменитую Бетельгейзе (Альфа Ориона) и не такого знаменитого, но тоже крутого Антареса A (Альфа Скорпиона A).

__

Кстати, забыл добавить, почему у красных сверхгигантов так много бывает разных оценок параметров. У того же Антареса A начальная масса может быть от 13 (но не 14) до 17, а возраст от 11,8 до 17,3 млн лет. Всё дело в трудности оценки расстояния, соответственно светимости и радиуса, а также эволюционного статуса. Если брать того же Антареса A, то по одной из оценок (нач. масса — 13 солнц) он может находиться на синей петле. С Бетельгейзе точно такая же ситуация (советую прочесть англ вики, там всё расписано)

__

Все звёзды с начальной массой от 15 до 20 солнц заканчивают свою жизнь как сверхновые типа II с остатком в виде нейтронной звезды¹.

__

¹ — есть неточности по поводу определения минимальной начальной массы звезды для коллапса в чёрную дыру. Лично я считаю мин. начальную массу в 25 солнц

Неанон Феникс A*