Институт астрофизики Канарских островов (МАК) принял участие в открытии группы бедных металлом звезд, окутанных большим количеством железной пыли, расположенной в Большом Магеллановом облаке. В этом исследовании использовалась комбинация теоретических моделей образования пыли в околозвездных оболочках с инфракрасными наблюдениями, снятыми с помощью космического телескопа Спитцера. Работа включает в себя прогнозы для будущего космического телескопа Джеймса Вебба.
Звезды с массами от одного до восьми масс Солнца развиваются вдоль асимптотической ветви гигантов (AGB), а затем заканчивают свою жизнь белыми карликами. Именно во время этой быстрой, но решающей фазы звезды расширяются до огромных размеров и охлаждаются, теряя основную часть своей массы из-за сильных звездных ветров. Низкая температура и высокая плотность ветров создают идеальные условия для конденсации пылевых частиц в их околозвездных конвертах.
Пыль, создаваемая звездами в их фазе AGB и вытесняемая в межзвездную среду, важна для жизни галактик, потому что она является важным компонентом для формирования новых звезд и планет. Определение того, состоит ли пыль из органических компонентов в твердом состоянии или неорганических компонентов, и определение количества пыли важно для астрономического сообщества.
Astrophysical Journal Letters опубликовал новое исследование, в котором есть ответы на загадки странной группы массивных звезд AGB, расположенных в Большом Магеллановом Облаке. Сравнение инфракрасных наблюденийсделанные с помощью космического телескопа Спитцера (и предсказания для будущего космического телескопа Джеймса Уэбба) с теоретическими моделями, разработанными этой группой, исследование сообщает, что эти звезды весят около пяти солнечных масс, образовались около 100 миллионов лет назад и бедны металлы, такие как железо, магний и кремний. Неожиданно исследователи обнаружили, что инфракрасное спектральное распределение энергии может быть воспроизведено только в том случае, если железная пыль является основным компонентом их околозвездных оболочек. Это необычно вокруг массивных звезд AGB. Ранее было известно, что такие звезды в основном производят силикаты, магний и большое количество кислорода и кремния. Но эта находка еще более удивительна, учитывая бедную металлом среду исследуемых звезд.
Исследование впервые характеризует этот класс звезд с уникальными спектральными свойствами. «Низкая металличность этих гигантских звезд создает особые условия, позволяющие образовывать большое количество железной пыли», — объясняет Эстер Марини, первый автор статьи и докторант в Университете Рома Тре. «На самом деле, в среде с низким содержанием металлов сложный нуклеосинтез внутри массивных звезд AGB настолько развит, что он сжигает почти весь магний и кислород, необходимые для образования других типов пыли, таких как силикаты».
В этих особых условиях железная пыль становится основным компонентом пыли, образованной этими звездами. «Этот результат является важным подтверждением теории железной пыли в среде с низким содержанием металлов, на которую уже намекают независимые данные наблюдений», — говорит исследователь МАК Анибал Гарсия Эрнандес, соавтор работы.
«Прибытие космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) откроет новые возможности для глубокого расследования этого случая», — говорит Флавия Делл’Агли, постдокторский исследователь в МАК и второй автор статьи. «Этот будущий телескоп значительно увеличит количество разрешенных внегалактических звезд AGB», — говорит она, добавляя, что инструмент MIRI на JWST будет «идеальным для идентификации этого класса звезд в других галактиках Местной группы».
