Асимптотическая ветвь гигантов (AGB)

Асимптотическая ветвь гигантов (англ. Asymptotic Giant Branch, AGB) — это стадия эволюции звёзд низкой и средней массы (от примерно 0,8 до 8 солнечных масс) после того, как они исчерпали запас водорода и гелия в своих ядрах. Звёзды на этой стадии характеризуются определёнными физическими и ядерными процессами, которые играют ключевую роль в их дальнейшей эволюции и вносят значительный вклад в химическое обогащение межзвёздного пространства.

 

Эволюция звезды до стадии AGB

Звёзды начинают свою жизнь на главной последовательности, где они проводят большую часть времени, превращая водород в гелий в своих ядрах через термоядерные реакции. Когда водород в ядре истощается, звезда переходит на стадию красного гиганта, где начинается горение водорода в оболочке вокруг инертного гелиевого ядра. После завершения этой стадии звезда вступает на стадию горения гелия в ядре, превращая его в углерод и кислород.

Когда гелий в ядре звезды также заканчивается, ядро начинает сжиматься и нагреваться. Это сжатие приводит к возобновлению горения водорода и гелия в оболочках вокруг ядра. Именно на этом этапе звезда вступает на асимптотическую ветвь гигантов.

 

Характеристики звёзд на стадии AGB

На стадии AGB звезда имеет две термоядерные оболочки: одна, где происходит горение водорода, и другая, где происходит горение гелия. Обе оболочки расположены вокруг углеродно-кислородного ядра, которое больше не участвует в термоядерных реакциях и является вырожденным, т.е. имеет очень высокую плотность.

Основные характеристики звёзд на стадии AGB включают:

• Пульсации: Звёзды на стадии AGB часто испытывают регулярные пульсации, которые приводят к изменениям их радиуса и светимости. Эти пульсации вызываются изменениями в энергопроизводстве в оболочках.

• Звёздный ветер и потеря массы: Звезда на стадии AGB начинает терять значительное количество своей массы через звёздный ветер, выбрасывая вещество в окружающее пространство. Потеря массы может достигать 10^-4 – 10^-6 солнечных масс в год, что существенно влияет на дальнейшую эволюцию звезды.

• Планетарные туманности: В конце стадии AGB звезда теряет внешние слои, образуя планетарную туманность. Оставшееся ядро превращается в белый карлик.

• Химическое обогащение: Звёзды на стадии AGB играют важную роль в обогащении межзвёздной среды углеродом, азотом и другими элементами, которые создаются в ходе термоядерных реакций в их оболочках и выбрасываются через звёздный ветер.

 

Термальные импульсы

Один из ключевых процессов на стадии AGB — это термальные импульсы. Они возникают из-за нестабильного горения гелия в гелиевой оболочке, что приводит к резкому увеличению светимости и массы, теряемой звездой. После каждого такого импульса углерод и другие тяжёлые элементы из ядра могут выноситься на поверхность звезды, что увеличивает количество пыли и молекул в окружающем её пространстве.

 

Звёздные типы на стадии AGB

• Кислородные звёзды: Если кислород преобладает над углеродом, звезда на стадии AGB будет кислородной (например, звёзды типа M).

• Углеродные звёзды: Если углерод преобладает над кислородом, звезда становится углеродной (например, звёзды типа C). Эти звёзды являются источниками сложных углеродосодержащих молекул и пыли.

 

Завершение стадии AGB

После завершения стадии AGB звезда сбрасывает свои внешние слои, оставляя после себя горячее ядро, которое со временем становится белым карликом. Выброшенное вещество образует вокруг звезды планетарную туманность, которая может быть видна ещё несколько десятков тысяч лет. Белый карлик постепенно остывает и становится тёмным и невидимым объектом.

 

Значение для астрономии

Асимптотическая ветвь гигантов имеет большое значение для понимания эволюции звёзд, химического обогащения галактик и процессов формирования планетарных туманностей. Она также помогает в изучении будущей эволюции нашего Солнца, которое через несколько миллиардов лет пройдёт через эту стадию.

 

Примеры звёзд на стадии AGB

Знаменитые звёзды на стадии AGB включают Миру (Омикрон Кита) и IRC+10216 (CW Льва), которые являются примерами звёзд, теряющих массу и создающих богатую углеродом пыль вокруг себя.

 

Заключение

Асимптотическая ветвь гигантов — это ключевой этап в жизни звёзд, который определяет их последующее превращение в белые карлики и значительное влияние на окружающее пространство. Этот этап звёздной эволюции связан с интенсивными физическими процессами, такими как пульсации, термальные импульсы и сильные звёздные ветры, которые играют важную роль в химическом обогащении галактик.