Хипергигант — какво е: характеристики, живот и известни примери

Открийте тайната на хипергигантите: характеристики, кратък живот, маса и най-известни примери като UY Scuti и NML Cygni — най-големите звезди във Вселената.

Хипергигант (клас0 на светимост) е звезда с изключително голяма маса и светимост, която показва признаци на много висока скорост на загуба на маса. Точното определение за хипергигант все още не е строго кодифицирано и в литературата се използват различни прагове по маса, светимост и скорост на масоподавяне. Общоприето е, че това са най-масивните и най-ярките звезди, които често превишават по параметри класическите свръхгиганти.

Характеристики

Хипергигантите се отличават със следните признаци:

• Изключително висока светимост: типично >10^5 пъти слънчевата, при най-масивните достига милиони пъти слънчевата светимост.
• Голяма маса: първоначалните маси на родителските звезди обикновено са десетки до над сто слънчеви маси, но в резултат на интензивния звезден вятър и ерупции те могат да загубят значителна част от масата си.
• Интензивна загуба на маса: масоподавянето може да бъде много голямо (порядък 10^-5 – 10^-3 M☉/год. и повече при избухвания), често образувайки плътни газово-прахови обвивки около звездата.
• Нестабилност: повечето хипергиганти проявяват силни пулсации, вариабилност и повтарящи се масови изригвания (примерно при LBV‑тип звезди), което прави тяхната атмосфера разширена и често трудно разграничима от околното обкръжение.
• Спектрално разнообразие: има червени хипергиганти (много охладени), жълти хипергиганти (преходни) и сини/светли с голяма температура (вкл. LBV и други свръхярки звезди).

Размери и примери

Хипергигантите включват някои от най‑големите по диаметър известни звезди. Например UY Scuti е посочвана като една от най-големите известни звезди, с оценен радиус от порядъка на ~1700 пъти радиуса на Слънцето, макар че тези оценки са силно зависими от разстоянието до звездата и от наличието на раздута атмосфера и прахова обвивка. Друг подобен пример е NML Cygni, чиито оценки за радиуса стигат около ~1650 R☉. Името на един и същ обект може да фигурира в различни класификации — някои автори ги отбелязват като свръхгиганти, други като хипергиганти.

Живот и еволюция

Поради огромната си маса и светимост, хипергигантите изгарят горивото си много бързо и имат кратък астрономически живот. Ако животът на Слънцето е около 10 милиарда години, хипергигантите обикновено живеят само няколко милиона години. По време на своя кратък живот те могат да преминат през няколко еволюционни фази (син → жълт → червен или обратният ред), да претърпят масивни избухвания и да загубят големи количества маса. Крайната им съдба обикновено е колапс на ядрото и експлозия като свръхнова или хипернова; в зависимост от масата и историята на масоподавяне могат да останат неутронна звезда или черна дупка. За най-масивните обекти е теоретично възможна и рязка (pair-instability) експлозия, която напълно разрушава звездата.

Наблюдение и предизвикателства

Оценките за радиус, маса и светимост на хипергигантите са често несигурни поради следните причини:

• големи разстояния и неточности в паралаксните измервания;
• раздути атмосфери и оптически дебели звездни ветрове, които създават "псевдоповърхности" и затрудняват определенията на истинския радиус;
• присъствие на прахови обвивки, които поглъщат и преразпределят излъчваната енергия;
• силна вариабилност и ерупции, които променят наблюдаваните величини във времето.

Известни примери

Някои добре познати обекти, класифицирани като хипергиганти или близки до тази категория, са:

• UY Scuti — пулсиращ червен свръхгигант/хипергигант, с оценен радиус около 1700 R☉ (стойността е предмет на дебати).
• NML Cygni — червен свръхгигант с много силен звезден вятър и обвивка, радиусите се оценяват около 1650 R☉.
• VY Canis Majoris — друг известен червен хипергигант/свръхгигант с голяма масоподавяща обвивка (оценките за радиуса варират и са обект на дискусии).
• IRC+10420 и Rho Cassiopeiae — примери за жълти хипергиганти и преходни обекти с интензивна вариабилност и масоподавяне.
• Eta Carinae — много ярък, масивен обект (често класифициран като LBV), преживял големи ерупции и образувал Хомункулусната мъглявина; понякога се разглежда и като хипергигантен пример поради своята екстремна светимост и масоподавяне.

Хипергигантите са ключови за разбирането на еволюцията на най-масивните звезди, формирането на обилни междузвездни облаци и химическото обогатяване на галактиките чрез масивни експлозии и интензивни звездни ветрове.

Спектър

Съществуват две специални групи: светещи сини променливи (LBV) и жълти хипергиганти. И двата типа са много редки, като в галактиката Млечен път има само няколко примера. Тяхната рядкост вероятно се дължи на факта, че всеки тип преминава през този етап доста бързо.

Звездата Пистолет: лъжливо цветно изображение на звездата LBV Пистолет и мъглявината Пистолет

Стабилност

Тъй като светимостта на звездите нараства значително с масата, светимостта на хипергигантите често е много близка до границата на Едингтън. Това е светимостта, при която силата на гравитацията на звездата е равна на налягането на излъчването навън.

Това означава, че радиационният поток, преминаващ през фотосферата на хипергигант, може да е почти достатъчно силен, за да отнесе фотосферата. Над границата на Едингтън звездата би генерирала толкова много радиация, че части от външните ѝ слоеве биха били изхвърлени в масивни избухвания. Това на практика би ограничило възможността на звездата да свети с по-висока яркост за по-дълги периоди от време.

Добър кандидат за наличие на вятър, задвижван от континуума, е Ета Каринае - една от най-масивните звезди, наблюдавани някога. Нейната маса е около 130 слънчеви маси, а светимостта ѝ е четири милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето. Eta Carinae може понякога да надхвърля границата на Едингтон. Последният път може да са били избухвания, наблюдавани през 1840-1860 г. При тях скоростта на загуба на маса е била много по-висока от тази, която обикновено позволяват звездните ветрове.

Друга теория за обяснение на масивните избухвания на Ета Каринае е идеята за дълбоко разположен хидродинамичен взрив, който откъсва части от външните слоеве на звездата. Идеята е, че звездата, дори при светимост под границата на Едингтън, би имала недостатъчна топлинна конвекция във вътрешните слоеве, което би довело до инверсия на плътността, потенциално водеща до масивна експлозия. Теорията обаче не е много изследвана и не е сигурно дали това наистина може да се случи.

Голяма мъглявина в Карина, около LBV Eta Carinae

Въпроси и отговори

В: Какво представлява звездата хипергигант?

В: По какво хипергигантите се различават от свръхгигантите?

В: Коя е най-голямата известна звезда хипергигант?

В: Какво представлява NML Cygni?

В: Какво представлява UY Scuti?

В: Защо хипергигантите имат кратък живот?

В: Лесно ли се откриват хипергигантите?

Търсене по буква