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Nouvelles infos sur la perte de masse chez les supergéantes rouges

Les astronomes dévoilent de nouvelles découvertes sur la perte de masse dans les étoiles supergéantes rouges.

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Les étoiles passent par différentes étapes dans leur cycle de vie, et une phase importante est celle des supergéantes rouges. Pendant cette phase, les étoiles perdent de la masse, et cette perte a un impact énorme sur leur évolution et le type d'étoiles qu'elles deviendront à la fin de leur vie. Comprendre combien de masse ces étoiles perdent et les processus impliqués est essentiel pour les astronomes qui étudient l'Évolution stellaire.

L'importance de la Perte de masse

La perte de masse chez les étoiles supergéantes rouges se produit principalement à cause de puissants vents stellaires. Ces vents peuvent balayer de grandes parties des couches externes d'une étoile, surtout dans les dernières étapes de sa vie. La masse perdue peut changer la façon dont l'étoile évolue, sa brillance, et même le type d'explosion qu'elle crée quand elle meurt en supernova. C'est étroitement lié à des événements importants dans l'univers, comme la formation des trous noirs et des étoiles à neutrons.

Observations et mesures

Dans une étude récente, des astronomes se sont concentrés sur un groupe d'étoiles supergéantes rouges dans un cluster appelé RSGC1. En utilisant des télescopes avancés, ils ont cherché des émissions de monoxyde de carbone (CO) dans ces étoiles. Ils espéraient récolter des données sur combien de gaz se perdent de ces étoiles à travers leurs vents. Ces données aideraient à créer un nouveau modèle plus précis de perte de masse chez les supergéantes rouges.

Pourquoi les Émissions de CO ?

Les émissions de CO sont importantes car elles peuvent fournir des infos directes sur la quantité de masse qu'une étoile est en train de perdre. Les observations montrent que mesurer les émissions de CO est un moyen fiable de comprendre la vitesse du vent d'une étoile et son Taux de perte de masse. Cette étude a mis l'accent sur l'utilisation des données directement issues des émissions de CO au lieu de se fier à des estimations basées sur les émissions de poussière, qui peuvent être inexactes.

La méthode d'observation

Les chercheurs ont utilisé un puissant réseau de télescopes pour observer les émissions de CO dans cinq supergéantes rouges au sein du cluster RSGC1. L'étude a détecté la ligne CO(2-1), qui indique la présence de cette molécule dans les vents stellaires. Les mesures ont permis de calculer directement la perte de masse de gaz, donnant des résultats plus fiables que les méthodes précédentes.

Résultats de RSGC1

Cinq supergéantes rouges ont été détectées avec des émissions de CO, et les taux de perte de masse ont été calculés. Les résultats ont montré que ces étoiles perdaient de la masse à des taux plus bas que prévu d'après des études antérieures. Cela indique que les modèles antérieurs pourraient avoir surestimé la perte de masse pour des étoiles similaires.

Nouvelle relation de perte de masse

En utilisant les nouvelles mesures des étoiles observées, les chercheurs ont proposé une nouvelle formule pour prédire la perte de masse chez les supergéantes rouges. Cette formule prend en compte la brillance et la masse de l'étoile, offrant une méthode plus précise pour estimer combien de masse est perdue durant la phase de Supergéante rouge. Les résultats sont particulièrement pertinents pour les étoiles avec des températures efficaces entre 3200 et 3800 K.

Implications pour l'évolution stellaire

La compréhension révisée de la perte de masse a d'importantes implications pour la façon dont les astronomes pensent à l'évolution stellaire. Si les supergéantes rouges perdent moins de masse que ce qu'on pensait, ça suggère que beaucoup d'étoiles massives pourraient exploser en supergéantes rouges plutôt que de se transformer en d'autres types d'étoiles, comme les étoiles Wolf-Rayet. Ça change les prédictions sur la fréquence à laquelle on pourrait voir divers types de supernovae dans l'univers.

Observateurs naturels de l'évolution stellaire

Les étoiles du cluster RSGC1 offrent une opportunité unique d'étudier l'évolution stellaire. Comme ces étoiles ont des âges et des conditions initiales similaires, comparer leurs taux de perte de masse et leurs chemins évolutifs peut révéler des infos importantes sur les cycles de vie des étoiles massives. Les chercheurs sont optimistes que de futures observations de plus d'étoiles dans le cluster affineront leur compréhension de la perte de masse et de l'évolution stellaire.

Conclusion

Comprendre la perte de masse chez les étoiles supergéantes rouges est essentiel pour saisir les cycles de vie des étoiles massives. En mesurant les émissions de CO et en développant de nouveaux modèles pour prédire la perte de masse, les astronomes peuvent faire des prédictions plus précises sur le destin de ces étoiles et leur rôle dans l'univers. Les observations futures amélioreront cette étude, permettant une compréhension plus profonde de comment les étoiles massives évoluent et où elles finissent par aller dans leur destin ultime.

Source originale

Titre: ALMA detection of CO rotational line emission in red supergiant stars of the massive young star cluster RSGC1 -- Determination of a new mass-loss rate prescription for red supergiants

Résumé: [Abridged] Aim: We aim to derive a new mass-loss rate prescription for RSGs that is not afflicted with some uncertainties inherent in preceding studies. Methods: We have observed CO rotational line emission towards a sample of RSGs in the open cluster RSGC1 that all are of similar initial mass. The ALMA CO(2-1) line detections allow to retrieve the gas mass-loss rates (Mdot_CO). In contrast to mass-loss rates derived from the analysis of dust spectral features (Mdot_SED), the data allow a direct determination of the wind velocity and no uncertain dust-to-gas correction factor is needed. Results: Five RSGs in RSGC1 have been detected in CO(2-1). The retrieved Mdot_CO values are systematically lower than Mdot_SED. Although only five RSGs in RSGC1 have been detected, the data allow to propose a new mass-loss rate relation for M-type red supergiants that is dependent on luminosity and initial mass. The new mass-loss rate relation is based on the new Mdot_CO values for the RSGs in RSGC1 and on prior Mdot_SED values for RSGs in 4 clusters, including RSGC1. The new Mdot-prescription yields a good prediction for the mass-loss rate of some well-known Galactic RSGs that are observed in multiple CO rotational lines, including alpha Ori, mu Cep and VX Sgr. However, there are indications that a stronger, potentially eruptive, mass-loss process - different than captured by our new mass-loss rate prescription - is occurring during some fraction of the RSG lifetime. Implementing a lower mass-loss rate in evolution codes for massive stars has important consequences for the nature of their end-state. A reduction of the RSG mass-loss rate implies that quiescent RSG mass loss is not enough to strip a single star's hydrogen-rich envelope. Upon core-collapse such single stars would explode as RSG.

Auteurs: Leen Decin, Anita M. S. Richards, Pablo Marchant, Hugues Sana

Dernière mise à jour: 2023-11-13 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2303.09385

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.09385

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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