W odpowiednich warunkach gwiazdy mogą stać się nieśmiertelne

Wiele galaktyk posiada aktywne jądro galaktyczne — świetlisty dysk gazu i pyłu okrążający centralną supermasywną czarną dziurę. Choć to środowisko może być ekstremalne, gwiazdy mogą żyć w tych dyskach, a astronomowie sugerują, że niektóre z tych gwiazd mogą być nieśmiertelne.

Gdy gwiazdy te zamieniają wodór w hel w swoich jądrach, stale uzupełniają swoje zapasy wodoru z otaczającego dysku. W rezultacie nigdy nie zabraknie im paliwa, nigdy nie opuszczają głównej sekwencji i nigdy nie umierają. Teraz zespół kierowany przez Adama Jermyna (Flatiron Institute) zbadał, w jaki sposób te ekstremalne gwiazdy mogą wpływać na ewolucję dysku, który je otacza.

Jermyn i współpracownicy rozważali dyski o krótkim (0,1 miliona lat) i długim (10 milionów lat) okresie życia, szacując, że dyski te przechwycą odpowiednio 1000 i 20 000 gwiazd z wewnętrznych obszarów ich galaktyk. Krótkożyjący dysk zawiera jedynie wystarczającą masę, aby zasilić 300 takich gwiazd do nieśmiertelności, podczas gdy długowieczny dysk może obsłużyć wszystkie 20 000 gwiazd.

W obu dyskach nieśmiertelne gwiazdy osiągają 300 mas Słońca i mają masywne rdzenie konwekcyjne. Ciągłe dostarczany świeży wodór do ich rdzeni i transportuje hel na zewnątrz na ich powierzchnie. Gwałtowne wiatry gwiazdowe przenoszą bogaty w hel gaz do dysku, zwiększając ilość helu w pobliżu czarnej dziury. Konsekwencje tego chemicznego “ulepszenia” nie są jeszcze jasne — może pozbawić nieśmiertelne gwiazdy ich supermocy, ponieważ wsysanie materiału bogatego w hel spowoduje, że przepalą się one przez wodór szybciej, niż można go uzupełnić — ale pomiar obfitości helu w aktywnych jądrach galaktyk może stanowić sposób na sprawdzenie stopnia wzbogacenia chemicznego.

Czy nieśmiertelne gwiazdy pomagają czy utrudniają przetrwanie dysku? Oba wyniki są możliwe. Wiatry tych gwiazd prawdopodobnie uzupełniają wewnętrzne obszary dysku, ale mogą również napędzać materię do ucieczki z zewnętrznych obszarów dysku. Ponadto aktywne jądra galaktyczne nie pozostają aktywne na zawsze — gdy dysk zaczyna się rozpraszać, gwiazdy tracą znaczną część swojej masy, dając dyskowi ostatni impuls, zanim gwiazdy wrócą do świata śmiertelników i przekształcą się w czarne dziury.

Autorzy zauważają, że ich szacunki są nadal niepewne, ale jasne jest, że nieśmiertelne gwiazdy mogą odgrywać ważną rolę w ewolucji najbardziej wewnętrznych obszarów galaktyki. Przyszłe prace mogą zbadać konsekwencje gazu wzbogaconego helem okrążającego supermasywną czarną dziurę lub ocenić wpływ gwiazd tworzących się w samym dysku. Jasne jest, że nieśmiertelne gwiazdy zapewniają mnóstwo pracy zarówno modelarzom, jak i obserwatorom — nieśmiertelność może być poza naszym zasięgiem, ale przynajmniej możemy żyć zastępczo przez te gwiazdy!

info: Astrophysical Journal 2022