Кіріспе
Сутегі мен гелийдің қосылуы арқылы қуат алатын, көміртек пен оттегіден тұратын белсенді емес ядросы бар қабықтың жұлдыздары. Асимптотикалық алып тармақ (ААТ) – Герцспрунг-Рассел диаграммасында дамыған, салқын, жарқын жұлдыздардың орналасқан аймағы. Бұл – өмірінің соңына қарай барлық төмен және орташа массалы жұлдыздардың (шамамен 0,5-ден 8 күн массасына дейін) өтетін жұлдыздық эволюция кезеңі. Байқаулар бойынша, асимптотикалық алып тармақ жұлдызы Күннен мың есеге дейін артық жарықтығы бар жарқын қызыл алып жұлдыз ретінде көрінеді. Оның ішкі құрылымы көміртек пен оттегіден тұратын орталық және көбінесе инерт ядросымен, гелийдің көміртекті түзету үшін синтезделетін қабатымен (гелийді жағу деп аталады), сутегінің гелийді түзету үшін синтезделетін тағы бір қабатымен (сутегін жағу деп аталады) және негізгі тізбектегі жұлдыздарға ұқсас құрамдағы материалдың өте кең қабығымен сипатталады (көміртек жұлдыздарынан басқа).
The asymptotic giant branch (AGB) is a region of the Hertzsprung–Russell diagram populated by evolved cool luminous stars. This is a period of stellar evolution undertaken by all low to intermediate mass stars (about 0.5 to 8 solar masses) late in their lives. Observationally, an asymptotic giant branch star will appear as a bright red giant with a luminosity ranging up to thousands of times greater than the Sun. Its interior structure is characterized by a central and largely inert core of carbon and oxygen, a shell where helium is undergoing fusion to form carbon (known as helium burning), another shell where hydrogen is undergoing fusion forming helium (known as hydrogen burning), and a very large envelope of material of composition similar to main sequence stars (except in the case of carbon stars).
Жұлдыздық эволюция
Жұлдыз ядросындағы ядролық синтез процестері арқылы сутегі қорын толық пайдаланған кезде, ядросы жиырылады және температурасы артады, бұл жұлдыздың сыртқы қабаттарының кеңейіп, суынуына себеп болады. Жұлдыз қызыл алыпқа айналады және HR диаграммасының жоғарғы оң жақ бұрышына қарай қозғалады. Әрі қарай, ядродағы температура шамамен 3 градусқа жеткенде, гелийдің жануы (гелий ядроларының бірігуі) басталады. Ядрода гелийдің жануы басталуы жұлдыздың суынуын және жарқырауын тоқтатады, ал жұлдыз HR диаграммасында төмен және солға қарай жылжиды. Бұл көлденең тармақ (II популяциясының жұлдыздары үшін) немесе шамадан артық массасы бар жұлдыздар үшін көк цикл болып табылады.
АГБ кезеңі
АГБ фазасы екі бөлікке бөлінеді: ерте АГБ (Е АГБ) және термиялық импульсті АГБ (ТП АГБ). Е АГБ фазасы кезінде энергияның негізгі көзі – көміртек пен оттегіден тұратын ядроның айналасындағы қабықтағы гелийдің синтезі. Бұл кезеңде жұлдыз үлкенге дейін кеңейіп, қайтадан қызыл алыпқа айналады. Жұлдыздың радиусы бір астрономиялық бірлікке жете алады. Бірнеше жүз жылға созылатын термиялық импульстер кезінде ядролық аймақтың материалы сыртқы қабаттармен араласып, беткі құрамын өзгертеді, бұл процеске "көтерілу" (dredge-up) деп аталады. Осы көтерілудің нәтижесінде АГБ жұлдыздары спектрлерінде S процесі элементтерін көрсетуі мүмкін, ал күшті көтерілулер көміртек жұлдыздарының пайда болуына әкелуі мүмкін. Термиялық импульстерден кейін болатын барлық көтерілулер үшінші көтерілулер деп аталады, алғашқы көтерілу қызыл алып тармағында, екінші көтерілу болса Е АГБ кезінде жүзеге асады. Кейбір жағдайларда екінші көтерілу болмауы мүмкін, бірақ термиялық импульстерден кейінгі көтерілулер де үшінші көтерілулер деп аталады. Термиялық импульстер алғашқы бірнешесінен кейін күшін тез арттырады, сондықтан үшінші көтерілулер әдетте ең терең болады және ядролық материалды бетке шығару ықтималдығы жоғары. АГБ жұлдыздары әдетте ұзақ кезеңді айнымалы жұлдыздар болып табылады және жұлдыздық жел түрінде масса жоғалтады. М типіндегі АГБ жұлдыздары үшін жұлдыздық желдер микронды түйіршіктермен тиімдірек қозғалады. Термиялық импульстер одан да көп масса жоғалту кезеңдерін тудырады және жұлдыздың айналасындағы материалдың бөлінген қабықтарының пайда болуына әкелуі мүмкін. Жұлдыз АГБ фазасында массасының 50-70% жоғалтады. Масса жоғалту жылдамдығы әдетте 10−8-ден 10−5 M⊙ жыл−1 аралығында болады, тіпті 10−4 M⊙ жыл−1 дейін жете алады.
During the thermal pulses, which last only a few hundred years, material from the core region may be mixed into the outer layers, changing the surface composition, in a process referred to as dredge up. Because of this dredge up, AGB stars may show S process elements in their spectra and strong dredge ups can lead to the formation of carbon stars. All dredge ups following thermal pulses are referred to as third dredge ups, after the first dredge up, which occurs on the red giant branch, and the second dredge up, which occurs during the E AGB. In some cases there may not be a second dredge up but dredge ups following thermal pulses will still be called a third dredge up. Thermal pulses increase rapidly in strength after the first few, so third dredge ups are generally the deepest and most likely to circulate core material to the surface. AGB stars are typically long period variables, and suffer mass loss in the form of a stellar wind. For M type AGB stars, the stellar winds are most efficiently driven by micron sized grains. Thermal pulses produce periods of even higher mass loss and may result in detached shells of circumstellar material. A star may lose 50 to 70% of its mass during the AGB phase. The mass loss rates typically range between 10−8 to 10−5 M⊙ year−1, and can even reach as high as 10−4 M⊙ year−1.
Соңғы термиялық импульс
АGB жұлдыздарының шамамен төрттен бірі "қайта туылған" деп аталатын эпизодты бастан кешіреді. Көміртек-оттегі ядросы гелиймен қоршалған, ал сырты сутектен тұрады. Егер гелий қайтадан тұтанса, термиялық импульс орын алып, жұлдыз тез арада АGB фазасына оралып, гелийді күйдіретін, сутегі аз жұлдыздық нысанға айналады. "Қайта туылған" жұлдыздың сыртқы атмосферасы жұлдыздық желді қалыптастырады және жұлдыз Герцспрунг-Рассел диаграммасы бойынша эволюциялық жолын жалғастырады. Дегенмен, бұл фаза өте қысқа, бар болғаны 200 жылға созылады, содан кейін жұлдыз қайтадан ақ ергежейге қарай бет түзейді. Байқаулар бойынша, бұл соңғы термиялық импульс фазасы планеталық тұмандығының ішіндегі Вольф-Райет жұлдызына өте ұқсас көрінеді. Сакурайдың нысаны және FG Sagittae сияқты жұлдыздар осы фазадан жылдам өтетіні байқалып отыр. Жақында "Голдрейх-Килафис эффектісі" деп аталатын әдіс арқылы термиялық импульстік (ТП) АGB жұлдыздарының айналасындағы магниттік өрістерін карталау туралы хабарланды.
Супер-АГБ жұлдыздары
Жоғары массалық шекке жақын болғандықтан АГБ жұлдыздары ретінде қарастырыла беретін жұлдыздар ерекше қасиеттер көрсетеді және олар супер АГБ жұлдыздары деп аталады. Олардың массасы 9 немесе одан да жоғары (немесе одан көп) болуы мүмкін. Олар гелийден ауыр элементтердің толық синтезіне ұшырайтын, ірі супергигант жұлдыздарға өтуді білдіреді. Үш альфа процесінде көміртектен ауыр элементтер де пайда болады: негізінен оттегі, сондай-ақ магний, неон және одан да ауыр элементтер. Супер АГБ жұлдыздары жартылай дегенерацияланған көміртек-оттегі ядроларын қалыптастырады, олар көміртекті бұрынғы гелий жарқырауына ұқсас күйдіруге жеткілікті. Екінші көтерілу осы массалық диапазонда өте күшті болады, бұл ядроның өлшемін неонның жануына қажетті деңгейден төмен ұстайды, бұл жоғары массалы супергиганттарда байқалады. Жылу импульстарының мөлшері мен үшінші көтерілулердің көлемі төмен массалы жұлдыздармен салыстырғанда азаяды, ал жылу импульстарының жиілігі күрт артады. Кейбір супер АГБ жұлдыздары электронды ұстап алу арқылы супернова ретінде жарылуы мүмкін, бірақ көпшілігі оттегі-неон ақ жұлдыздары ретінде аяқталады. Осы жұлдыздар жоғары массалы супергиганттарға қарағанда әлдеқайда көп кездесетіндіктен, олар байқалатын суперновалардың үлкен бөлігін құрауы мүмкін. Осы суперновалардың мысалдарын анықтау, болжамдарға көп тәуелді модельдерді растауға мүмкіндік береді.