Массивные звезды примерно в 10 раз больше массы Солнца и рождаются гораздо реже, чем их небольшие коллеги. Однако они вносят наибольший вклад в эволюцию звездных скоплений и галактик. От обогащения своего окружения взрывами сверхновых до изменения динамики своих систем. Массивные звезды являются предшественниками многих явлений во Вселенной.
Лучшим инструментом для изучения массивных звезд являются «подробные коды звездной эволюции»: компьютерные программы, которые могут рассчитывать как внутреннюю структуру, так и эволюцию этих звезд. К сожалению, подробные коды требуют больших вычислительных ресурсов и времени — расчет эволюции только одной звезды может занять несколько часов. По этой причине нецелесообразно использовать эти коды для моделирования звезд в сложных системах, таких как шаровые звездные скопления, которые могут содержать миллионы взаимодействующих звезд.
Чтобы решить эту проблему, группа ученых под руководством Центра передового опыта ARC по открытию гравитационных волн (OzGrav) разработала код звездной эволюции под названием METhod of Interpolation for Single Star Evolution (METISSE). Интерполяция — это метод оценки количества на основе близких значений, например, оценка размера звезды на основе размеров звезд с аналогичными массами. METISSE использует интерполяцию для быстрого расчета свойств звезды в любой момент, используя выбранные звездные модели, рассчитанные с помощью подробных кодов звездной эволюции.
С молниеносной скоростью METISSE может развить 10 000 звезд менее чем за 3 минуты. Что наиболее важно, он может использовать различные наборы звездных моделей для предсказания свойств звезд — это чрезвычайно важно для массивных звезд. Массивные звезды встречаются редко, а их сложная и короткая жизнь затрудняет точное определение их свойств. Следовательно, детальные коды звездной эволюции часто должны делать различные предположения при вычислении эволюции этих звезд. Различия в предположениях, используемых различными кодами звездной эволюции, могут существенно повлиять на их прогнозы о жизни и свойствах массивных звезд.
В своем недавно опубликованном исследовании в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society исследователи OzGrav использовали METISSE с двумя различными наборами современных звездных моделей: один, рассчитанный с помощью Модулей для экспериментов в звездной астрофизике (MESA), и другое — по Боннскому эволюционному кодексу (BEC). Пуджан Агравал, исследователь OzGrav и ведущий автор работы, объясняет:
Мы интерполировали звезды, масса которых в 9–100 раз превышала массу Солнца, и сравнили предсказания относительно окончательной судьбы этих звезд. Для большинства массивных звезд в нашем наборе мы обнаружили, что массы звездных остатков (нейтронных звезд или черных дыр) могут отличаться до 20-кратной массы нашего Солнца.
Когда звездные остатки сливаются, они создают гравитационные волны — колебания в пространстве и времени, которые могут обнаружить ученые. Таким образом, результаты этого исследования окажут огромное влияние на будущие прогнозы гравитационно-волновой астрономии.
