Введение

Класс массивных звезд с спектральным типом от А до К Жёлтый гипергигант (YHG) - массивная звезда с расширенной атмосферой, спектральный класс от А до К, и, начиная с начальной массы около 2060 солнечных масс, потеряла до половины этой массы. Они относятся к числу самых ярких звезд с абсолютной величиной около -9, но также являются одними из самых редких, всего 20 из них известны в Млечном Пути, а шесть из них - в одном скоплении. Их иногда называют холодными гипергигантами по сравнению со звездами типа О и В, а иногда - теплыми гипергигантами по сравнению с красными сверхгигантами.

Классификация

Термин "гипергигант" использовался еще в 1929 году, но не для звезд, известных в настоящее время как гипергиганты. Гипергиганты определяются их классом светимости '0', и они более яркие, чем самые яркие супергиганты класса Ia, хотя они не назывались гипергигантами до конца 1970-х годов. В 1979 году был предложен еще один критерий гипергигантов для некоторых других высоко светящихся масс, теряющих горячие звезды, но не применялся к более холодным звездам. В 1991 году Rho Cassiopeiae был первым, кто был описан как желтый гипергигант, вероятно, стал группироваться как новый класс светящихся звезд во время обсуждений на семинаре по физике Солнца и астрофизике на интерферометрическом разрешении в 1992 году. Определения термина гипергигант остаются неопределенными, и хотя класс светимости 0 относится к гипергигантам, они чаще всего обозначаются альтернативными классами светимости Ia 0 и Ia +. Их большая звездная светимость определяется различными спектральными особенностями, которые чувствительны к поверхностной гравитации, такими как ширина линии Hβ в горячих звездах или сильная прерывистость Балмера в более холодных звездах. Низкая гравитация поверхности часто указывает на большие звезды, а следовательно, и на более высокую яркость. В более холодных звездах, сила наблюдаемых кислородных линий, таких как O I на 777,4 нм., может быть использована для калибровки непосредственно против звездной яркости. Один из астрофизических методов, используемых для определения желтых гипергигантов, - так называемый критерий Кинана Смолинского. Здесь все линии поглощения должны быть сильно расширены, выше, чем ожидается от ярких сверхгигантских звезд, а также показывают сильные доказательства значительной потери массы. Кроме того, должен присутствовать как минимум один расширенный компонент Hα. Они также могут иметь очень сложные профили Hα, обычно имеющие сильные линии эмиссии в сочетании с линиями поглощения. Термин "теплые гипергиганты" используется для очень ярких звезд класса А и F в M31 и M33, которые не являются LBV, а также более широко для желтых гипергигантов.

Характеристики

Желтые гипергиганты занимают область диаграммы Герцспрунг Рассела над полосой нестабильности, область, где относительно мало звезд и где эти звезды, как правило, нестабильны. Спектральные и температурные диапазоны приблизительно A0 и K2 соответственно. Область ограничена на высокой температуре желтой эволюционной пустотой, где звезды этой светимости становятся крайне нестабильными и испытывают серьезную потерю массы. Желтая эволюционная пустота отделяет желтые гипергиганты от светящихся синих переменных, хотя желтые гипергиганты в их самых горячих и светящихся синих переменных в их самых холодных могут иметь примерно одинаковую температуру около 8000 К. На нижней температурной границе желтые гипергиганты и красные сверхгиганты не четко разделены; RW Cephei (примерно ,) является примером звезды, которая разделяет характеристики как желтых гипергигантов, так и красных сверхгигантов. Время от времени более крупные вспышки могут временно затуманить звезды. Желтые гипергиганты образуются из массивных звезд после того, как они эволюционировали в сторону от основной последовательности. Большинство наблюдавшихся желтых гипергигантов прошли через фазу красного сверхгиганта и эволюционируют обратно к более высоким температурам, но некоторые из них наблюдаются в кратком первом переходе от основной последовательности к красному сверхгиганту. Сверхгиганты с начальной массой меньше, чем 100 000 м, взорвутся как сверхновые, пока они все еще красные сверхгиганты, в то время как звезды более массивные, чем около 100 000 м, никогда не охлаждаются выше температуры голубого сверхгиганта. Точные диапазоны массы зависят от металличности и вращения. Желтые сверхгиганты, охлаждающиеся впервые, могут быть массивными звездами до 100 или более, Химически большинство желтых гипергигантов показывают сильное повышение поверхности азота, а также натрия и некоторых других тяжелых элементов. Углерод и кислород исчерпаны, а гелий увеличен, как и ожидалось от звезды после основной последовательности.

Эволюция

Желтые гипергиганты явно вышли из основной последовательности и поэтому истощили водород в своих ядрах. Большинство желтых гипергигантов, как предполагается, являются посткрасными сверхгигантами, развивающимися в голубую сторону, в то время как более стабильные и менее светящиеся желтые сверхгиганты, вероятно, впервые эволюционируют в красные сверхгиганты. Существует сильное химическое и поверхностное гравитационное доказательство того, что самый яркий из желтых сверхгигантов, HD 33579, в настоящее время расширяется от голубого сверхгиганта до красного сверхгиганта. Эти звезды вдвойне редки, потому что они очень массивны, изначально горячие звезды основной последовательности типа O более чем в 15 раз массивнее Солнца, но также потому, что они проводят всего несколько тысяч лет в нестабильной фазе желтой пустоты своей жизни. На самом деле, даже небольшое количество наблюдавшихся желтых гипергигантов, относительно красных сверхгигантов сопоставимой яркости, трудно объяснить на основе простых моделей звездной эволюции. Самые яркие красные сверхгиганты могут совершать множество "голубых петлей", сбрасывая большую часть своей атмосферы, но фактически никогда не достигая стадии голубого сверхгиганта, каждая из которых занимает всего несколько десятилетий. И наоборот, некоторые видимые желтые гипергиганты могут быть горячими звездами, такими как "пропавшие" LBV, замаскированные в прохладной псевдо-фотосфере. Было обнаружено несколько возможных жёлтых сверхгигантов-предшественников сверхновых, но все они, по-видимому, имеют относительно низкую массу и яркость, а не гипергиганты. SN 2013cu - сверхновая типа IIb, прародитель которой был непосредственно и четко наблюдан. Это была эволюционировавшая звезда, показывающая экстремальную потерю массы гелия и обогащенного азотом материала. Хотя светимость не известна, только желтый гипергигант или светящаяся синяя переменная в вспышке будет иметь эти свойства. Современные модели предполагают, что звезды с определенным диапазоном масс и скоростей вращения могут взорваться как сверхновые, не становясь снова голубыми сверхгигантами, но многие в конечном итоге пройдут прямо через желтую пустоту и станут небольшой массой низкой светимостью светящихся синих переменных и, возможно, звезд Вольф-Райе после этого. В частности, более массивные звезды и те, у которых более высокие показатели потери массы из-за вращения или высокой металличности, будут развиваться за пределы стадии желтого гипергиганта до более высоких температур, прежде чем достигнуть коллапса ядра.

Структура

Согласно современным физическим моделям звезд, желтый гипергигант должен обладать конвективным ядром, окруженным радиационной зоной, в отличие от звезды размером с Солнце, которая состоит из радиационного ядра, окруженного конвективной зоной. Из-за своей экстремальной светимости и внутренней структуры, желтые гипергиганты испытывают высокие показатели потери массы и, как правило, окружены оболочками выброшенного материала. Примером туманности, которая может возникнуть, является IRAS 17163 3907, известная как "жареное яйцо", из которого за несколько сотен лет выбросило несколько солнечных масс материала. Желтый гипергигант - ожидаемый этап эволюции, поскольку самые яркие красные сверхгиганты развиваются в голубую сторону, но они также могут представлять другой вид звезды. Во время извержения у LBV такие плотные ветры, что они образуют псевдофотосферу, которая выглядит как более крупная более холодная звезда, несмотря на то, что лежащий в основе синий сверхгигант в значительной степени неизменен. При прыжке в бистабильность, который происходит вокруг синих сверхгигантов, ветры становятся в несколько раз плотнее и могут привести к еще более холодной псевдо-фотосфере. Никаких LBV не наблюдается ниже яркости, где бистабильный прыжок пересекает полосу нестабильности S Doradus (не путать с полосой нестабильности Цефеидов), но предполагается, что они существуют и появляются как желтые гипергиганты из-за их псевдофотосфер.