Сверхмассивные звёзды (VMSs) оказали огромное влияние на формирование нашей Вселенной. Однако их не так много: в Млечном Пути и Большом Магеллановом Облаке известно всего около 20 таких объектов. Наблюдение за ними затруднено для текущего поколения телескопов, но здесь на помощь может прийти неожиданное технологическое решение — обсерватория обитаемых миров (HWO).
Согласно новой статье Фабриса Мартинса из CNRS и группы европейских и американских исследователей, предстоящая обсерватория обитаемых миров может стать нашим наиболее полезным инструментом для поиска этих неуловимых гигантов. Статья [опубликована](https://arxiv.org/abs/2507.03371) на сервере препринтов arXiv.
Характеристики сверхмассивных звёзд
Сверхмассивные звёзды обычно огромны — их размер может превышать размер нашего Солнца в сотни раз. Они намного ярче обычных звёзд и имеют гораздо более высокие темпы потери массы, что делает их кандидатами на роль источников «металлов» (всего, кроме водорода) в локальной области галактики. Они составляют значительную часть строительных блоков всех планет, астероидов и спутников.
Однако эти звёзды обычно находятся в звёздных скоплениях, где их окружают десятки или сотни других, обычных звёзд. Чтобы найти эти (надо признать, очень крупные) «иглы» в «стоге сена» этих скоплений, телескопу потребуется чрезвычайно высокое спектральное разрешение, и именно это и обеспечивает HWO.
Возможности обсерватории обитаемых миров
С угловым разрешением около 5 миллисекунд (mas) обсерватория сможет различить отдельные звёзды в большинстве скоплений, где находятся сверхмассивные звёзды. Для большинства из них потребуется разрешение от 0,5 до 110 mas.
Однако важно не только различить отдельные звёзды, но и подтвердить, что сама звезда является «сверхмассивной», а не просто «массивной» или «очень массивной». Термин «очень» в названии не просто гипербола — он действительно обозначает другой физический процесс, который происходит в этих звёздах, поэтому такое различие важно.
Дифференциация типов сверхмассивных звёзд
Чтобы различать типы очень крупных звёзд, астрономы будут изучать оптические и ультрафиолетовые спектры отдельных звёзд. Это ещё одна область, где HWO имеет преимущество — наземные телескопы могут иметь разрешение, необходимое для различения этих отдельных звёзд, но они не способны видеть в ультрафиолете из-за того, что ультрафиолетовое излучение блокируется нашей атмосферой.
Астрономы будут различать несколько спектральных характеристик, включая спектральные линии вокруг HeII 4686 (это спектральная линия гелия-2 при 4686 ангстремах) и CIV 5801-12, которая излучается трижды ионизированным атомом углерода и чётко определена на двух разных спектральных линиях — 5801 и 5012 ангстрем. Каждая из этих линий помогает отличить VMS от звезды Вольфа-Райе — другого типа массивной звезды, которая является потомком действительно массивных звёзд, которые ищут астрономы.
Цели астрономов
В конечном счёте астрономы стремятся определить скорость потери массы у этих звёзд по сравнению с их металличностью. Эта карта поможет дополнить модели эволюции галактик и покажет, как формируются планеты и даже другие более мелкие звёзды. Однако сверхмассивные звёзды существуют всего несколько миллионов лет, прежде чем они либо коллапсируют в чёрную дыру, либо взрываются как сверхновая.
Учитывая их относительно короткую продолжительность жизни, редкость и важность для эволюции как планет, так и звёзд, астрономы надеются, что смогут собрать больше данных об этих критически важных звёздах, даже если им придётся подождать как минимум до начала 2040-х годов — это самый ранний срок, когда HWO потенциально может быть запущена, если преодолеет все препятствия, поставленные перед ней ранее.