Ученые Университета Эрлангена-Нюрнберга (Германия), Университета Инсбрука (Австрия) и Женевского университета (Швейцария) впервые обнаружили голое пульсирующее ядро массивной звезды. Им оказался объект в двойной системе Гамма Голубя (γ Columbae), который ранее считался типичной бело-голубой звездой. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.

γ Columbae располагается на расстоянии около 870 световых лет от Солнца в созвездии Голубя и представляет собой двойную систему, главным компонентом которой является пульсирующая звезда спектрального класса B, масса которой в шесть раз превышает массу Солнца. Ученые показали, что, хотя температура и сила тяжести на поверхности этой звезды соответствуют тому, что следует ожидать от типичного бело-голубого субгиганта, содержание гелия, углерода и азота во внешней оболочке резко отличается от обычных звезд и соответствует картине CNO-цикла — термоядерных реакций в звездном ядре.

Считается, что звезды могут обнажать свои внутренние ядра лишь в очень редких случаях, когда они эволюционируют в необычные типы звезд — в звезды Вольфа-Райе, представляющие собой позднюю стадию жизни массивных звезд, или в горячие гелиевые субкарлики. Звезды Вольфа-Райе порождают сильные ветра, которые могут сдуть их собственную внешнюю оболочку, а горячие карлики являются результатом переноса внешней оболочки с маломассивной звезды на звезду-соседа. В теории звезды главной последовательности, которые сжигают водород, превращая его в гелий, тоже могут лишиться оболочки, если для этого будут подходящие условия, однако до сих пор такое не наблюдалось.

Ученые отвергли альтернативные объяснения необычного элементного состава γ Columbae. Согласно одному из них, гелий, азот и углерод, которые катализируют термоядерные реакции в ядре, могут переместиться к поверхности звезды путем гидродинамического перемешивания, однако соотношения между N/C и N/О у Гаммы Голубя слишком экстремальны для этого процесса. Подобное может наблюдаться у молодых звезд с сильным внутренним смешением, но для этого необходимо, чтобы они очень быстро вращались и были намного массивнее.

Наблюдаемые массовые доли тех элементов, на содержание которых влияет CNO-цикл, хорошо соответствуют ядру массой 4-масс Солнца у звезд массой 12 масс Солнца, у которых заканчивается водородное топливо. Согласно теории звездной эволюции, на этом этапе происходит расширение звезды. Если она находится в двойной системе, то вторая звезда может погрузиться во внешнюю оболочку и начать сближаться с соседом по спирали, что в конечном итоге приводит к удалению оболочки из системы, которая оставляет после себя ободранное ядро.

Модель предсказывает, что в таком состоянии звезда проживет всего 10 тысяч лет, что делает вероятность обнаружения других массивных звезд в стадии обнаженного ядра очень низкой. Предполагается, что объект закончит свою жизнь, подобно звездам Вольфа-Райе, как сверхновая типа Ib, которые происходят путем гравитационного коллапса ядра, лишенного водородной оболочки.