Асимптотическая гигантская ветвь
Асимптотическая ветвь гигантов (АВГ) представляет собой область диаграммы Герцшпрунга-Рассела, населенную проэволюционировавшими холодными светящимися звездами . Это период звездной эволюции , которую проводят все звезды малой и средней массы (от 0,5 до 8 масс Солнца) в конце своей жизни.
С точки зрения наблюдений звезда асимптотической ветви гигантов будет выглядеть как ярко- красный гигант со светимостью, в тысячи раз превышающей светимость Солнца. Его внутренняя структура характеризуется центральным и в значительной степени инертным ядром из углерода и кислорода, оболочкой, в которой происходит слияние гелия с образованием углерода (известное как горение гелия ), и другой оболочкой, в которой происходит слияние водорода с образованием гелия (известное как горение водорода ) . и очень большая оболочка из вещества, состав которого подобен звездам главной последовательности (за исключением углеродных звезд ). [1]
Когда звезда истощает запасы водорода в результате процессов ядерного синтеза в своем ядре, ядро сжимается, и его температура увеличивается, в результате чего внешние слои звезды расширяются и охлаждаются. Звезда становится красным гигантом, следуя по траектории к правому верхнему углу диаграммы ЧСС. [2] В конце концов, как только температура в активной зоне достигнет примерно3 × 10 8 К начинается горение гелия (слияние ядер гелия ). Начало горения гелия в ядре останавливает охлаждение звезды и увеличение светимости, вместо этого звезда движется вниз и влево на HR-диаграмме. Это горизонтальная ветвь (для звезд населения II ) или синяя петля для звезд более массивных, чем около 2,3 M ☉ . [3]
После завершения горения гелия в ядре звезда снова движется вправо и вверх по диаграмме, охлаждаясь и расширяясь по мере увеличения светимости. Ее путь почти совпадает с ее предыдущим следом красного гиганта, отсюда и название асимптотическая ветвь гигантов , хотя звезда станет более яркой на AGB, чем на вершине ветви красных гигантов. Звезды на этой стадии звездной эволюции известны как звезды AGB. [3]
Фаза AGB делится на две части: раннюю AGB (E-AGB) и термически пульсирующую AGB (TP-AGB). Во время фазы E-AGB основным источником энергии является синтез гелия в оболочке вокруг ядра, состоящего в основном из углерода и кислорода . На этом этапе звезда увеличивается до гигантских размеров и снова становится красным гигантом. Радиус звезды может достигать одной астрономической единицы (~ 215 R ☉ ). [3]
После того, как в гелиевой оболочке заканчивается топливо, запускается TP-AGB. Теперь звезда получает энергию от синтеза водорода в тонкой оболочке, которая ограничивает внутреннюю гелиевую оболочку очень тонким слоем и не позволяет ей стабильно плавиться. Однако в течение периодов от 10 000 до 100 000 лет гелий от горения водородной оболочки накапливается, и в конечном итоге гелиевая оболочка взрывно воспламеняется, процесс, известный как вспышка гелиевой оболочки . Пик мощности вспышки оболочки в тысячи раз превышает наблюдаемую светимость звезды, но экспоненциально уменьшается всего за несколько лет. Вспышка оболочки заставляет звезду расширяться и охлаждаться, что отключает горение водородной оболочки и вызывает сильную конвекцию в зоне между двумя оболочками. [3] Когда горящая гелиевая оболочка приближается к основанию водородной оболочки, повышенная температура снова запускает синтез водорода, и цикл начинается снова. Большое, но кратковременное увеличение светимости от вспышки гелиевой оболочки приводит к увеличению видимой яркости звезды на несколько десятых величины в течение нескольких сотен лет, изменение, не связанное с изменениями яркости в периоды от десятков до сотен дней, которые характерны для этого типа звезд. [4]
