Субкарлики — тип звёзд , более тусклых, чем звёзды главной последовательности того же спектрального класса , которые выделяются в отдельный класс светимости VI. Субкарлики делятся на два типа — холодные и горячие, которые не только различаются температурой поверхности, но и имеют качественные физические и эволюционные различия. Между горячими субкарликами спектральных классов O и B также есть некоторые различия, поэтому их рассматривают по отдельности, и считается, что они формируются разными путями.

Характеристики и эволюция

Субкарлики — звёзды, на 1—2 ^m (в 2,5—6 раз) более тусклые, чем звёзды главной последовательности при одинаковых спектральных классах , но значительно более яркие, чем белые карлики . Соответственно, область, которую субкарлики занимают на диаграмме Герцшпрунга — Рассела , лежит немного ниже главной последовательности . В спектральной классификации такие звёзды выделяются в отдельный класс светимости VI, либо обозначаются префиксом sd .

Среди этих звёзд выделяются холодные и горячие субкарлики. Они различаются не только температурой поверхности и спектральным классом, но и источниками энергии и эволюционными стадиями .

Холодные субкарлики

Абсолютные звёздные величины холодных субкарликов в полосе V
Спектральный класс	M V
F5	+4,8
G0	+5,7
G5	+6,4
K0	+7,3
K5	+8,4
M0	+10
M2	+12
M5	+14
M8	+16

Холодные субкарлики — звёзды поздних спектральных классов: в основном G, K, M. Эти звёзды сжигают водород в своих ядрах, как и звёзды главной последовательности . Холодные субкарлики — старые звёзды с низкой металличностью , относящиеся к населению II . Из-за низкого содержания тяжёлых элементов спектральные линии этих элементов в таких звёздах довольно слабы .

Более низкая светимость субкарликов, чем у звёзд главной последовательности, при одинаковых температурах также вызвана малой металличностью . Чем меньше содержание тяжёлых элементов в атмосфере звезды , тем выше прозрачность её внешних слоёв, поэтому у бедных металлами звёзд излучение в среднем приходит из более глубоких слоёв звезды. На бо́льшей глубине температуры выше, поэтому у бедных металлами звёзд при той же светимости температура фотосферы оказывается выше, а радиус — меньше .

Примером холодного субкарлика может служить звезда Каптейна .

Среди коричневых карликов также встречаются субкарлики: например, имеет спектральный класс sdT6.5 .

Классификация

Холодные субкарлики делятся на три типа: субкарлики (обозначаются sd), экстремальные субкарлики ( англ. extreme subdwarfs , обозначаются esd) и ультра-субкарлики ( англ. ultra subdwarfs , обозначаются usd). Эти три типа различаются степенью дефицита тяжёлых элементов: у этих трёх типов металличность в среднем составляет, соответственно, −0,5, −1 и −1,5 .

Горячие субкарлики

Горячие субкарлики относятся к ранним спектральным классам: O и B. В отличие от холодных субкарликов, в своих ядрах эти звёзды сжигают гелий . В результате эволюции эти звёзды превращаются в белые карлики , а относиться они могут к любому звёздному населению . Некоторые из этих звёзд находятся на полосе нестабильности , поэтому испытывают пульсации .

Несмотря на внешнее сходство, субкарлики класса O и класса B различаются, например, по химическому составу. Кроме того, у субкарликов класса O гораздо реже наблюдаются компаньоны, чем у субкарликов класса B. Из-за этих обстоятельств считается, что образуются такие звёзды разными путями .

Субкарлики класса B

Субкарлики класса B чаще всего представляют собой бывшие красные гиганты , лишившиеся практически всей водородной оболочки. С точки зрения эволюции субкарлики класса B находятся на горизонтальной ветви , а именно ― в самой голубой и высокотемпературной её части, также называемой экстремальной горизонтальной ветвью ( англ. extreme horizontal branch ). Светимости звёзд горизонтальной ветви примерно одинаковы, и в области высоких температур эти звёзды оказываются тусклее звёзд главной последовательности тех же температур и спектральных классов. Качественное отличие таких субкарликов от других звёзд горизонтальной ветви состоит в том, что их водородные оболочки имеют очень малую массу ― менее 0,01 M _⊙ , и горение водорода в слоевом источнике у них не происходит .

У таких звёзд нередко имеются компаньоны, вместе с которыми они образуют тесную двойную систему ― часто это белые карлики или красные карлики . Притяжение именно таких компаньонов могло лишить звезду оболочки, когда она заполнила полость Роша , и сделать её субкарликом. Также предполагается, что должны существовать субкарлики с нейтронной звездой или чёрной дырой в качестве компаньона. Такие объекты рассматриваются как предшественники сверхновых типа Ia .

Субкарлики класса O

Про субкарлики класса O в целом известно меньше, чем про субкарлики класса B. Из-за того, что первые практически не встречаются в тесных двойных системах, считается, что чаще всего они образуются в результате слияний гелиевых белых карликов , хотя существуют и другие пути возникновения таких звёзд . Атмосферы этих звёзд могут быть как очень бедны гелием, так и состоять из него практически полностью. Также несколько субкарликов класса O известны как источники рентгеновского излучения .

История изучения

Впервые звёзды тусклее звёзд главной последовательности , но ярче белых карликов , были обнаружены Уолтером Адамсом и Альфдером Джоем , которые опубликовали своё открытие в 1922 году. Изначально такие объекты называли «промежуточными белыми карликами». Термин «субкарлик» в отношении таких звёзд впервые использовал Джерард Койпер в 1939 году. Первые открытые субкарлики были холодными субкарликами . Горячие субкарлики стали находить позже: первые открытия сделали Фриц Цвикки и Милтон Хьюмасон в 1947 году .

Примечания

Литература

• Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс астрономии / под ред. В. В. Иванова . — 2-е изд., испр. — М. : УРСС , 2004. — 544 с. — ISBN 5-354-00866-2 .
• Karttunen H., Kroger P., Oja H., Poutanen M., Donner K. J. . — 5th Edition. — Berlin; Heidelberg; N. Y. : Springer , 2007. — 510 p. — ISBN 978-3-540-34143-7 .