Звёзды, подобные нашему Солнцу, завершают свою жизнь в качестве белых карликов. Некоторые из них окружены планетарной туманностью, состоящей из газа, выброшенного умирающей звездой непосредственно перед вспышкой. Международная исследовательская группа под руководством профессора Клауса Вернера из института астрономии и астрофизики в Университете Тюбингена изучила центральную звезду планетарной туманности, находящуюся в открытом звёздном скоплении. Учёные смогли точно определить массу, которую центральная звезда потеряла за свою жизнь.

В нашей Галактике более тысячи открытых звёздных скоплений. Каждое из них включает в себя до нескольких тысяч звёзд, которые образовались из плотного облака газа и пыли. «Звезды в скоплении имеют одинаковый возраст, и это имеет особое значение для астрофизики», — отмечает Клаус Вернер. Они отличаются только своей массой. «Чем больше масса звезды, тем быстрее она расходует своё ядерное топливо, пережигая водород в гелий. Так что жизнь большой звезды короче, и она превращается в белый карлик быстрее», — объясняет он.

Изображение планетарной туманности в рассеянном звёздном скоплении Мессье 37. В скоплении находится несколько сотен звёзд. Туманность в форме бабочки видна благодаря красному светящемуся водороду. Источник: K. Werner

Наблюдение звёздного скопления показывает развитие звёзд разной массы в одном возрасте.

«В астрономии звёздные скопления можно использовать как своего рода лабораторию, где мы можем проверить, насколько верны наши теории развития звёзд. Один из самых неопределённых моментов в теории развития звёзд — это то, сколько вещества теряет звезда за свою жизнь. Звёзды, подобные нашему Солнцу, теряют почти половину своей массы к тому моменту, когда они превращаются в белые карлики. Звёзды в восемь раз тяжелее Солнца теряют около 80% своей массы», — говорит астрофизик.

Масса белых карликов в звёздных скоплениях может быть прямо связана с их массой при рождении. Данные об очень молодых белых карликах особенно ценны, так как они являются центральными звёздами планетарных туманностей. Но ни одна из их центральных звёзд таких туманностей не исследовалась ранее, потому что они все очень далёкие и тусклые.

Исследовательская группа направила один из крупнейших телескопов мира, десятиметровый телескоп GRANTECAN, на центральную звезду в скоплении Мессье 37 и проанализировала её спектр. Они смогли определить массу звезды, равную 0,85 масс Солнца, что означает исходную массу в 2,8 масс Солнца.

«Таким образом, звезда потеряла 70% своей материи за свою жизнь», — объясняет Вернер. Ещё одна особенность —  это особенный химический состав. На её поверхности уже не осталось водорода. Это указывает на необычное событие в её недавнем прошлом — кратковременный всплеск ядерных реакций.

Способность точно определить начально-конечную массовую связь звезды имеет фундаментальное значение в астрофизике. Она определяет, превращается ли звезда в белого карлика, становится ли нейтронной звездой во время вспышки сверхновой или станет чёрной дырой в конце жизни. Из выброшенного вещества в момент «перерождения» звезды образуются новые поколения звёзд, обогащённые тяжёлыми элементами как продукты ядерных реакций. От этого зависит химическая эволюция галактик, а в конечном счете и всей Вселенной.