I en ny studie som publicerats i The Astrophysical Journal har Dr. Li Zhenwei och hans medarbetare från Yunnan Observatories vid Chinese Academy of Sciences (CAS), och Dr. Zhang Yangyang från Zhoukou Normal University, föreslagit en ny bildningsmodell för massiva heta subdvärgar, vilket ger förklaringar till en del av de heliumrika heta subdvärgar som observerats i kosmos.
Heta subdvärgar är en typ av extrema horisontella grenstjärnor. Några av dessa stjärnor, som upptäckts i nära dubbelstjärnor, betraktas som potentiella källor till gravitationsvågor (GW) för framtida rymdburna GW-detektorer. De distinkta kemiska särdragen, särskilt heliumhalten (He) på deras ytor, tjänar som värdefulla verktyg för att förstå bildandet och utvecklingen av dessa himlakroppar.
Heta subdvärgar bildas i allmänhet genom binära interaktioner med antändning av He-kärnan när givaren initierar massöverföring nära spetsen av den röda jättegrenen (RGB). Detta scenario är känt som RGB-kanalen. Den senaste upptäckten av stjärnan SMSS J1920, den tredje kända binära stjärnan som består av en het subdwaf-stjärna och en ackreterande vit dvärg, motsäger dock RGB-kanalen.
De starka Ca H- och K-linjerna med en blåförskjutning tyder på att dubbelstjärnan sannolikt har sitt ursprung i den senaste utstötningen av det gemensamma höljet (en utstötningsålder på ~10 000 år). För heta subdvärgar som produceras från RGB-kanalen sträcker sig däremot tiden från det gemensamma höljets utskjutning till det nuvarande tillståndet över flera tiotals miljoner år.
För att förklara bildandet av SMSS J1920 föreslog forskarna en ny väg mot heta subdvärgar. Detta innebär en varm subdvärg som produceras från den gemensamma höljeutkastningsprocessen med en asymptotisk jättegren (AGB) -stjärna, kallad AGB-kanalen. Till skillnad från den heta subdvärgen från en RGB-stjärna innehåller en het subdvärg från en AGB-stjärna en stor kärna av kol och syre (CO), heliumförbrännande skal och ett hölje av väte.
Med hjälp av den senaste stjärnutvecklingskoden konstruerade forskarna utvecklingsmodellerna för de heta subdvärgarna från AGB-kanalen. De simulerade resultaten kan förklara de flesta av de viktiga observerade parametrarna för SMSS J1920, såsom evolutionär ålder, hot subdwarf-massa, effektiv temperatur och ytgravitation.
AGB-kanalen kan inte bara förklara SMSS J1920 utan även vissa observerade speciella heta subdvärgar. AGB-kanalen kan producera heta subdvärgar med massor som överstiger 0,48 gånger solens massa. I RGB-kanalen hade dock de flesta heta subdvärgar massor som var mindre än 0,48 gånger solens massa. Detta tyder på att en del av de massiva heta subdvärgarna kan härröra från AGB-kanalen.
Dessutom fann forskarna att heta subdvärgar från AGB-kanalen i allmänhet uppvisar höga heliumhalter (He), vilket kan hänföras till partiell väteförbränning i höljet. Därför kan de heta subdvärgarna från AGB-kanalen naturligt förklara en del av de He-rika heta subdvärgarna som observerats i kosmos.
Ytterligare information: Zhenwei Li et al, A New Route to Massive Hot Subdwarfs: Common Envelope Ejection from Asymptotic Giant Branch Stars, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad2206
