Masywne gwiazdy mają ogromny wpływ na chemiczną i dynamiczną ewolucję galaktyki. Dostarczają energii i pędu i wyrzucają produkty nukleosyntezy do ośrodka międzygwiazdowego. Szczegółowa wiedza o ewolucji masywnych gwiazd jest więc zasadniczym elementem zrozumienia dzisiejszej struktury galaktyk macierzystych, które w szczególności na początku swojego istnienia były zdominowane przez masywne gwiazdy.

Zajmując się modelowaniem ewolucji masywnych gwiazd trudno zaniedbać efekty rotacji gwiazdy, czemu poświęcano dużo uwagi w ostatnim dziesięcioleciu. Odkryto, że efekt rotacji masywnej gwiazdy jest szczególnie istotny dla jej ewolucji wtedy, gdy jej początkowa prędkość rotacji była także wysoka. W rezultacie linia ewolucyjna na diagramie HR i czas trwania poszczególnych etapów jej ewolucji są znacznie zmodyfikowane.

Jednym ze stadiów ewolucji masywnych gwiazd jest faza LBV (luminous blue variables, czyli zmienne niebieskie nadolbrzymy), charakteryzująca się zmiennością a nawet czasem wybuchami. Wydaje się, że w tych procesach rotacja także może odgrywać istotną rolę. Te gwiazdy mogą rotując ze znaczną prędkością, w porównaniu do ich prędkości krytycznej, wyrzucić ogromną ilość materii nawet przed osiągnięciem granicy Eddingtona, w wyniku czego z zewnętrzych części tworzą się mgławice. Granica Eddingtona lub jasność Eddingtona określa ilość emitowanej przez gwiazdę energii przy której cisnienie promieniwania równoważy grawitację gwiazdy, a przy dalszym wzroście powoduje jej rozpad. Mgławice formowane przez odrzucenie materii mogą mieć bipolarny kształt, jak się obserwuje u wielu gwiazd, za co może odpowiadać właśnie rotacja gwiazdy.

Jedną z gwiazd-prototypów typu LBV, jest gwiazda AG Carinae. Jej masa jest rzędu czterdziestu mas Słońca i wyświeca ona w ciągu sekundy około milion razy więcej energii od naszej macierzystej gwiazdy. Jak wskazują obserwacje, AG Carinae zmienia swoją temperaturę efektywną od 9000 K do 25000 K. Otoczona jest przez bipolarną mgławicę wyrzuconą przez macierzystą gwiazdę około 10000 lat temu. Jak opisują Groh, Hillier i Damineli w ostatnim wydaniu “The Astrophysical Journal”, analiza poszerzenia lini widmowej krzemu SiIV właśnie dla gwiazdy AG Carinae pozwoliła określić po raz pierwszy prędkość rotacji oraz jej zmienność. W kwietniu 2001 roku gwiazda była w najgorętszej fazie, czemu towarzyszyło zmniejszenie jej promienia do około 56 promieni Słońca. Prędkość rotacji wydaje się wtedy zwiększyć do minimum 190 kilometrów na sekundę i okazuje się niezwykle wysoka w porównaniu do prędkości krytycznej: około 220 kilometrów na sekundę!

Do tej pory wysokie prędkości rotacji gwiazd były przedmiotem bogatych dyskusji teoretycznych, ale nikomu nie udało się zaobserwować tego bezpośrednio. Analiza spektroskopowa Groha i innych jest pierwsza! Zdecydowanie potwierdza to, że LBV mogą rotować z prędkością będącą znacznym ułamkiem jej prędkości krytycznej.

Autor

Joanna Sławińska