ดาววูล์ฟ-เรย์เยต

ดาววูล์ฟ-ไรเยต (Wolf-Rayet stars)หรือที่มักย่อว่าดาว WRเป็นกลุ่มดาวหา ยากที่มีความหลากหลายและมี สเปกตรัม ที่ผิดปกติ โดยแสดงเส้นการปล่อยแสงกว้างๆ ที่เด่นชัดของฮีเลียมไอออนและไนโตรเจนหรือคาร์บอน ไอออนสูง สเปกตรัมบ่งชี้ถึงการเพิ่มขึ้นของธาตุหนัก บนพื้นผิวอย่างมาก การลดลงของไฮโดรเจน และลมดาวฤกษ์ ที่รุนแรง อุณหภูมิพื้นผิวของดาววูล์ฟ-ไรเยตที่รู้จักกันมีตั้งแต่ 20,000 เคลวินถึงประมาณ 210,000 เคลวินซึ่งร้อนกว่าดาวฤกษ์ชนิดอื่นๆ เกือบทั้งหมด ก่อนหน้านี้พวกมันถูกเรียกว่าดาวประเภท Wโดยอ้างอิงจากการจำแนกประเภทสเปกตรัม ของพวก มัน
ดาวฤกษ์วูล์ฟ-เรย์เยต แบบคลาสสิก (หรือแบบประชากร I ) คือ ดาวฤกษ์มวลมาก ที่วิวัฒนาการแล้วซึ่งสูญเสียไฮโดรเจน ชั้นนอกไปหมดแล้ว และกำลังหลอมรวมฮีเลียมหรือธาตุหนักกว่าในแกนกลาง ดาวฤกษ์ WR แบบประชากร I บางกลุ่มแสดงเส้นไฮโดรเจนในสเปกตรัมและเรียกว่าดาว WNh ดาวเหล่านี้เป็นดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีมวลมากอย่างยิ่งและยังคงหลอมรวมไฮโดรเจนในแกนกลาง โดยมีฮีเลียมและไนโตรเจนปรากฏอยู่ที่พื้นผิวเนื่องจากการผสมที่รุนแรงและการสูญเสียมวลจากรังสี กลุ่มดาวอีกกลุ่มหนึ่งที่มีสเปกตรัม WR คือดาวฤกษ์ใจกลางของเนบิวลาดาวเคราะห์ (CSPNe) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์หลังกิ่งยักษ์แบบอะซิมโทติกที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ขณะอยู่บนลำดับหลักแต่ตอนนี้ได้หยุดการหลอมรวมและสลัดชั้นบรรยากาศออกไป เผยให้เห็นแกนกลางคาร์บอน-ออกซิเจนที่เปลือยเปล่า
ดาวฤกษ์วูล์ฟ-เรย์เยตทั้งหมดเป็นวัตถุที่มีความสว่างสูงมากเนื่องจากอุณหภูมิสูง โดยมีค่าความสว่าง รวม ( bolometric luminosity) ( L☉ สำหรับเนบิวลา CSPNe หลายแสนL☉สำหรับดาวฤกษ์ WR ในกลุ่มประชากร I และหนึ่งล้านL☉สำหรับดาวฤกษ์ WNh แม้ว่าจะไม่สว่างมากนักเมื่อมองด้วยตาเปล่า เนื่องจากรังสีส่วน ใหญ่ ที่ปล่อยออกมาอยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลต
ระบบดาวγ Velorumและθ Muscae ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต่างก็มีดาวฤกษ์ประเภท Wolf-Rayet อยู่ภายใน และ ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดสองดวง ที่รู้จักกัน คือBAT99-98และR136a1ใน กลุ่มดาว 30 Doradusก็เป็นดาวฤกษ์ประเภท Wolf-Rayet เช่นกัน
ประวัติการสังเกตการณ์

ในปี พ.ศ. 2410 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ฟูโกต์ ขนาด 40 ซม. ที่หอดูดาวปารีสนักดาราศาสตร์ชาร์ลส์ วูล์ฟและจอร์จส์ รายเยต์[ 1 ] ค้นพบดาวสามดวงในกลุ่มดาวหงส์ (HD 191765, HD 192103 และ HD 192641 ซึ่งปัจจุบันกำหนดให้เป็นWR 134 , WR 135และWR 137ตามลำดับ) ที่แสดงแถบการปล่อยแสงกว้างบนสเปกตรัมที่ต่อเนื่อง[ 2 ] ดาวส่วนใหญ่จะแสดงเฉพาะเส้นหรือแถบ การดูดกลืนแสง ในสเปกตรัมของพวกมัน อันเป็นผลมาจากองค์ประกอบที่อยู่เหนือดาวดูดซับพลังงานแสงที่ความถี่เฉพาะ ดังนั้นดาวเหล่านี้จึงเป็นวัตถุที่ผิดปกติอย่างชัดเจน
ลักษณะของแถบการปล่อยแสงในสเปกตรัมของดาวฤกษ์วูล์ฟ-เรย์เยตยังคงเป็นปริศนามาหลายทศวรรษอี.ซี. พิคเกอริงตั้งทฤษฎีว่าเส้นเหล่านี้เกิดจากสถานะที่ผิดปกติของไฮโดรเจนและพบว่า "อนุกรมพิคเกอริง" ของเส้นเหล่านี้มีรูปแบบคล้ายกับอนุกรมบัลเมอร์เมื่อแทนที่ด้วยเลขควอนตัมครึ่งจำนวนเต็ม ต่อมาได้มีการแสดงให้เห็นว่าเส้นเหล่านี้เป็นผลมาจากการมีอยู่ของฮีเลียมซึ่งเป็นธาตุเคมีที่เพิ่งถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2411 [ 3 ] (พลังงานการเปลี่ยนผ่านสำหรับอิเล็กตรอนที่ตกลงสู่สถานะ n=4 รอบนิวเคลียสที่มีประจุ +2 นั้นค่อนข้างใกล้เคียงกับพลังงานของอิเล็กตรอนที่ตกลงสู่สถานะ n=2 รอบนิวเคลียสที่มีประจุ +1 แต่มีเส้นเพิ่มเติมสำหรับอิเล็กตรอนที่ตกลงมาจากสถานะที่มีค่า n เป็นเลขคี่ ซึ่งพลังงานของพวกมันสอดคล้องกับการเปลี่ยนผ่านจากสถานะ n/2 สมมุติในไฮโดรเจน[ 4 ] ) พิคเกอริงสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างสเปกตรัมของดาววูล์ฟ-เรย์เยตและสเปกตรัมของเนบิวลา และความคล้ายคลึงกันนี้ทำให้ได้ข้อสรุปว่าดาววูล์ฟ-เรย์เยตบางดวงหรือทั้งหมดเป็นดาวฤกษ์ศูนย์กลางของเนบิวลาดาวเคราะห์[ 5 ]
ในปี พ.ศ. 2462 ความกว้างของแถบการปล่อยรังสีถูกระบุว่าเป็นผลมาจากการขยายตัวแบบดอปเปลอร์ดังนั้นก๊าซที่อยู่รอบดาวเหล่านี้จึงต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 300–2400 กม./วินาที ตามแนวสายตา ข้อสรุปก็คือ ดาววูล์ฟ-เรย์เยตกำลังปล่อยก๊าซออกสู่อวกาศอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดชั้นก๊าซเนบิวลาที่ขยายตัว แรงที่ผลักดันก๊าซด้วยความเร็วสูงที่สังเกตได้คือแรงดันรังสี[ 6 ] เป็นที่ทราบกันดีว่าดาวฤกษ์หลายดวงที่มีสเปกตรัมแบบวูล์ฟ-เรย์เยตเป็นดาวฤกษ์ศูนย์กลางของเนบิวลาดาวเคราะห์ แต่ก็มีอีกหลายดวงที่ไม่เกี่ยวข้องกับเนบิวลาดาวเคราะห์ที่ชัดเจนหรือเนบิวลาที่มองเห็นได้เลย[ 7 ]
นอกจากฮีเลียมแล้วคาร์ไลล์ สมิธ บีลส์ยังระบุเส้นการปล่อยของคาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจนในสเปกตรัมของดาววูล์ฟ-เรย์เยต[ 8 ] [ 9 ] ในปี พ.ศ. 2481 สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลได้จำแนกสเปกตรัมของดาววูล์ฟ-เรย์เยตออกเป็นประเภท WN และ WC โดยขึ้นอยู่กับว่าสเปกตรัมนั้นถูกครอบงำด้วยเส้นของไนโตรเจนหรือคาร์บอน-ออกซิเจนตามลำดับ[ 10 ]
ในปี พ.ศ. 2512 เนบิวลาดาวเคราะห์ CSPNe หลายแห่งที่มีเส้นการปล่อยออกซิเจนVI (O VI ) ที่รุนแรงถูกจัดกลุ่มภายใต้ "ลำดับ O VI " ใหม่ หรือเรียกสั้นๆ ว่าประเภท OVI [ 11 ]ดาวที่คล้ายกันซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับเนบิวลาดาวเคราะห์ได้รับการอธิบายในเวลาไม่นานหลังจากนั้น และมีการนำการจัดประเภท WO มาใช้กับดาวเหล่านั้น[ 12 ] [ 13 ]ต่อมาดาว OVI ถูกจัดประเภทเป็นดาว [WO] ซึ่งสอดคล้องกับ ดาว WR ประชากร I [ 14 ]
ความเข้าใจที่ว่าดาว WN บางดวงในช่วงปลาย และบางครั้งก็ไม่ใช่ช่วงปลาย ที่มีเส้นไฮโดรเจนในสเปกตรัม อยู่ในขั้นตอนวิวัฒนาการที่แตกต่างจากดาว WR ที่ไม่มีไฮโดรเจน นำไปสู่การนำคำว่าWNhมาใช้เพื่อแยกแยะดาวเหล่านี้ออกจากดาว WN อื่นๆ โดยทั่วไป ก่อนหน้านี้เรียกดาวเหล่านี้ว่าดาว WNL แม้ว่าจะมีดาว WN ประเภทปลายที่ไม่มีไฮโดรเจน รวมถึงดาว WR ที่มีไฮโดรเจนตั้งแต่ WN5 ก็ตาม[ 15 ]
การจำแนกประเภท

ดาว Wolf–Rayet ได้รับการตั้งชื่อตามเส้นการปล่อยแสงที่ กว้างและแรง ในสเปกตรัม ซึ่งระบุว่าเป็นฮีเลียม ไนโตรเจน คาร์บอน ซิลิคอนและออกซิเจนแต่เส้นไฮโดรเจนมักจะอ่อนหรือไม่มีเลย ในตอนแรกเรียกง่ายๆ ว่าดาวประเภท W หรือดาวประเภท W [ 17 ] [ 18 ]ต่อมาการจำแนกประเภทถูกแบ่งออกเป็นดาวที่มีเส้นเด่นของไนโตรเจนไอออน (N III , N IVและ N V ) และดาวที่มีเส้นเด่นของคาร์บอนไอออน (C IIIและ C IV ) และบางครั้งก็มีออกซิเจน (O III – O VI ) ซึ่งเรียกว่า WN และ WC ตามลำดับ[ 19 ] ดาวสองประเภท WN และ WC ถูกแบ่งย่อยออกเป็นลำดับอุณหภูมิ WN5–WN8 และ WC6–WC8 โดยพิจารณาจากความแรงสัมพัทธ์ของเส้นHe II ที่ 541.1 nmและเส้นHe I ที่ 587.5 nm เส้นการปล่อย Wolf–Rayet มักมีปีกการดูดกลืนที่กว้างขึ้น ( โปรไฟล์ P Cygni ) ซึ่งบ่งชี้ถึงวัสดุรอบดาวฤกษ์ ลำดับ WO ยังถูกแยกออกจากลำดับ WC สำหรับดาวฤกษ์ที่ร้อนกว่าซึ่งการปล่อยออกซิเจนไอออนไนซ์มีมากกว่าการปล่อยคาร์บอนไอออนไนซ์ แม้ว่าสัดส่วนที่แท้จริงของธาตุเหล่านั้นในดาวฤกษ์น่าจะใกล้เคียงกันก็ตาม[ 7 ]สเปกตรัม WC และ WO ถูกแยกอย่างเป็นทางการโดยพิจารณาจากการมีหรือไม่มีการปล่อย C III [ 20 ]สเปกตรัม WC โดยทั่วไปยังขาดเส้น O VIที่มีความเข้มสูงในสเปกตรัม WO [ 21 ]
ลำดับสเปกตรัม WN ได้รับการขยายให้รวมถึง WN2–WN9 และคำจำกัดความได้รับการปรับปรุงโดยอิงจากความแรงสัมพัทธ์ของเส้น N IIIที่ 463.4–464.1 นาโนเมตรและ 531.4 นาโนเมตร เส้น N IVที่ 347.9–348.4 นาโนเมตรและ 405.8 นาโนเมตร และเส้น N Vที่ 460.3 นาโนเมตร 461.9 นาโนเมตร และ 493.3–494.4 นาโนเมตร[ 22 ] เส้นเหล่านี้แยกออกจากบริเวณที่มีการปล่อย He ที่แรงและแปรผันได้ดี และความแรงของเส้นมีความสัมพันธ์ที่ดีกับอุณหภูมิ ดาวฤกษ์ที่มีสเปกตรัมอยู่ระหว่าง WN และ Ofpe ได้รับการจัดประเภทเป็น WN10 และ WN11 แม้ว่าการตั้งชื่อนี้จะไม่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นสากลก็ตาม[ 23 ]
มีการเสนอประเภท WN1 สำหรับดาวฤกษ์ที่ไม่มีเส้น N IVหรือ N Vเพื่อรองรับ Brey 1 และ Brey 66 ซึ่งดูเหมือนจะเป็นตัวกลางระหว่าง WN2 และ WN2.5 [ 24 ] ต่อมาได้มีการหาปริมาณความแรงและความกว้างของเส้นสัมพัทธ์สำหรับแต่ละคลาสย่อย WN และอัตราส่วนระหว่างเส้น He II ที่ 541.1 นาโนเมตร และ เส้น He I ที่ 587.5 นาโนเมตร ได้ถูกนำมาใช้เป็นตัวบ่งชี้หลักของระดับการแตกตัวเป็นไอออน และด้วยเหตุนี้จึงเป็นตัวบ่งชี้ของคลาสย่อยสเปกตรัม ความจำเป็นสำหรับ WN1 จึงหายไป และทั้ง Brey 1 และ Brey 66 ถูกจัดประเภทเป็น WN3b คลาส WN2.5 และ WN4.5 ที่ค่อนข้างคลุมเครือถูกยกเลิก[ 25 ]
| ประเภทสเปกตรัม | เกณฑ์เดิม[ 20 ] | เกณฑ์ที่อัปเดตแล้ว[ 25 ] | คุณสมบัติอื่นๆ |
|---|---|---|---|
| ดับเบิลยูเอ็น2 | ระบบประสาทส่วนกลางอ่อนหรือไม่มีอยู่เลย | N Vและ N IVหายไป | ฮีบรูที่แข็งแกร่ง (He II)ไม่ใช่ฮีบรูที่ 1 (He I) |
| ดับเบิลยูเอ็น2.5 | N Vมีอยู่, N IVไม่มีอยู่ | คลาสที่ล้าสมัย | |
| ดับเบิลยูเอ็น3 | N IV ≪ N V , N IIIอ่อนหรือไม่มีอยู่ | เขาII /เขาฉัน > 10, เขาII /C IV > 5 | ลักษณะเฉพาะที่แปลกประหลาดความแข็งแรง ของ N V ที่คาดเดาไม่ได้ |
| ดับเบิลยูเอ็น4 | N IV ≈ N V , N IIIอ่อนหรือไม่มีอยู่เลย | 4 < เขาII /เขาฉัน < 10, N V /N III > 2 | C IVมีอยู่ |
| ดับเบิลยูเอ็น4.5 | N IV > N V , N IIIอ่อนหรือไม่มีอยู่เลย | คลาสที่ล้าสมัย | |
| ดับเบิลยูเอ็น5 | N III ≈ N IV ≈ N V | 1.25 < เขาII /เขาฉัน < 8, 0.5 < N V /N III < 2 | N IVหรือ C IV > He I |
| ดับเบิลยูเอ็น6 | N III ≈ N IV , N Vอ่อน | 1.25 < เขาII /เขาฉัน < 8, 0.2 < N V /N III < 0.5 | C IV ≈ He I |
| ดับเบิลยูเอ็น7 | N III > N IV | 0.65 < He II /He I < 1.25 | โปรไฟล์ P-Cyg ที่อ่อนแอ He I , He II > N III , C IV > He I |
| ดับเบิลยูเอ็น8 | N III ≫ N IV | ฮีII /ฮีI < 0.65 | โปรไฟล์ P-Cyg ที่แข็งแกร่ง He I , He II ≈ N III , C IVอ่อนแอ |
| ดับเบิลยูเอ็น9 | N III > N II , N IVไม่มีอยู่ | N III > N II , N IVไม่มีอยู่ | โปรไฟล์ P-Cyg เขาฉัน |
| ดับเบิลยูเอ็น10 | N III ≈ N II | N III ≈ N II | เอช บาลเมอร์, โปรไฟล์ P-Cyg ฮีไอ |
| ดับเบิลยูเอ็น11 | N IIIอ่อนหรือไม่มีอยู่, N IIมีอยู่ | N II ≈ He II , N IIIอ่อนหรือไม่มีอยู่เลย | H Balmer, โปรไฟล์ P-Cyg He I , Fe IIIปรากฏอยู่ |
ลำดับสเปกตรัม WC ได้รับการขยายให้รวม WC4–WC11 แม้ว่าเอกสารเก่าบางฉบับจะใช้ WC1–WC3 ก็ตาม เส้นการปล่อยหลักที่ใช้ในการจำแนกประเภทย่อยของ WC คือ C II ที่ 426.7 นาโนเมตร, C IIIที่ 569.6 นาโนเมตร, C III/IV ที่ 465.0 นาโนเมตร, C IVที่ 580.1–581.2 นาโนเมตร และส่วนผสม O V (และ O III ) ที่ 557.2–559.8 นาโนเมตร[ 20 ]ลำดับได้รับการขยายให้รวม WC10 และ WC11 และเกณฑ์ของคลาสย่อยได้รับการกำหนดปริมาณโดยอาศัยความแรงสัมพัทธ์ของเส้นคาร์บอนเป็นหลัก เพื่ออาศัยปัจจัยการแตกตัวเป็นไอออน แม้ว่าจะมีความแปรผันของความอุดมสมบูรณ์ระหว่างคาร์บอนและออกซิเจนก็ตาม[ 21 ]
| ประเภทสเปกตรัม | เกณฑ์เดิม[ 20 ] | เกณฑ์เชิงปริมาณ[ 21 ] | คุณสมบัติอื่นๆ | |
|---|---|---|---|---|
| หลัก | มัธยมศึกษา | |||
| WC4 | C IVแข็งแรง, C IIอ่อน, O Vปานกลาง | C IV /C III > 32 | O V /C III > 2.5 | O VIอ่อนแอหรือไม่มีอยู่เลย |
| WC5 | C III ≪ C IV , C III < O V | 12.5 < C IV /C III < 32 | 0.4 < C III /O V < 3 | O VIอ่อนแอหรือไม่มีอยู่เลย |
| WC6 | C III ≪ C IV , C III > O V | 4 < C IV /C III < 12.5 | 1 < C III /O V < 5 | O VIอ่อนแอหรือไม่มีอยู่เลย |
| WC7 | C III < C IV , C III ≫ O V | 1.25 < C IV /C III < 4 | C III /O V > 1.25 | O VIอ่อนแอหรือไม่มีอยู่เลย |
| WC8 | C III > C IV , C IIหายไป, O Vอ่อนหรือไม่มีอยู่เลย | 0.5 < C IV /C III < 1.25 | C IV /C II > 10 | ฮีเลียมII /ฮีเลียมI > 1.25 |
| WC9 | C III > C IV , C IIมีอยู่, O Vอ่อนหรือไม่มีอยู่ | 0.2 < C IV /C III < 0.5 | 0.6 < C IV /C II < 10 | 0.15 < He II /He I < 1.25 |
| WC10 | 0.06 < C IV /C III < 0.15 | 0.03 < C IV /C II < 0.6 | ฮีII /ฮีI < 0.15 | |
| WC11 | C IV /C III < 0.06 | C IV /C II < 0.03 | พระองค์ที่ 2ไม่อยู่ | |
สำหรับดาวประเภท WO เส้นหลักที่ใช้คือ C IVที่ 580.1 นาโนเมตร, O IVที่ 340.0 นาโนเมตร, เส้นผสม O V (และ O III ) ที่ 557.2–559.8 นาโนเมตร, O VIที่ 381.1–383.4 นาโนเมตร, O VIIที่ 567.0 นาโนเมตร และ O VIIIที่ 606.8 นาโนเมตร ลำดับนี้ได้รับการขยายให้รวม WO5 และวัดปริมาณตามความแรงสัมพัทธ์ของ เส้น O VI /C IVและ O VI /O V [ 26 ] แผนการในภายหลังซึ่งออกแบบมาเพื่อความสอดคล้องกันในดาว WR แบบคลาสสิกและ CSPNe ได้กลับไปใช้ลำดับ WO1 ถึง WO4 และปรับการแบ่ง[ 21 ]
| ประเภทสเปกตรัม | เกณฑ์เดิม[ 20 ] | เกณฑ์เชิงปริมาณ[ 21 ] | คุณสมบัติอื่นๆ | |
|---|---|---|---|---|
| หลัก | มัธยมศึกษา | |||
| WO1 | มี O VII ≥ O V , O VIIIปรากฏ | O VI /O V > 12.5 | O VI /C IV > 1.5 | O VII ≥ O V |
| WO2 | O VII < O V , C IV < O VI | 4 < O VI /O V < 12.5 | O VI /C IV > 1.5 | O VII ≤ O V |
| WO3 | O VIIอ่อนแอหรือไม่มีอยู่, C IV ≈ O VI | 1.8 < O VI /O V < 4 | 0.1 < O VI /C IV < 1.5 | O VII ≪ O V |
| WO4 | C IV ≫ O VI | 0.5 < O VI /O V < 1.8 | 0.03 < O VI /C IV < 0.1 | O VII ≪ O V |
การศึกษาสมัยใหม่โดยละเอียดของดาว Wolf–Rayet สามารถระบุคุณลักษณะสเปกตรัมเพิ่มเติมได้ โดยระบุด้วยคำต่อท้ายการจำแนกประเภทสเปกตรัมหลัก: [ 25 ]
- h สำหรับการปล่อยไฮโดรเจน;
- ha สำหรับการปล่อยและการดูดซับไฮโดรเจน;
- o สำหรับไม่มีการปล่อยก๊าซไฮโดรเจน;
- w สำหรับเส้นที่อ่อนแอ;
- s สำหรับเส้นที่แข็งแรง;
- b สำหรับเส้นที่กว้างและแข็งแรง;
- d สำหรับฝุ่น (บางครั้ง vd, pd หรือ ed สำหรับฝุ่นที่แปรผัน เป็นช่วง หรือเป็นตอนๆ) [ 27 ]
การจำแนกสเปกตรัม Wolf–Rayet มีความซับซ้อนเนื่องจากดาวฤกษ์มักเกี่ยวข้องกับเนบิวลาหนาแน่น เมฆฝุ่น หรือดาวคู่ มีการใช้คำต่อท้าย "+OB" เพื่อระบุการมีอยู่ของเส้นดูดกลืนในสเปกตรัมที่น่าจะเกี่ยวข้องกับดาวคู่ปกติ หรือ "+abs" สำหรับเส้นดูดกลืนที่มีต้นกำเนิดที่ไม่ทราบแน่ชัด[ 25 ]
กลุ่มย่อยสเปกตรัม WR ที่ร้อนกว่าจะถูกอธิบายว่าเป็นกลุ่มต้น และกลุ่มที่เย็นกว่าจะถูกอธิบายว่าเป็นกลุ่มปลาย ซึ่งสอดคล้องกับประเภทสเปกตรัมอื่นๆ WNE และ WCE หมายถึงสเปกตรัมประเภทต้น ในขณะที่ WNL และ WCL หมายถึงสเปกตรัมประเภทปลาย โดยมีเส้นแบ่งอยู่ที่ประมาณกลุ่มย่อยที่หกหรือเจ็ด ไม่มีดาวประเภท WO ปลายแต่อย่างใด มีแนวโน้มอย่างมากที่ดาว WNE จะมีไฮโดรเจนน้อย ในขณะที่สเปกตรัมของดาว WNL มักจะมีเส้นไฮโดรเจน[ 20 ] [ 28 ]
ประเภทสเปกตรัมของดาวฤกษ์ใจกลางเนบิวลาดาวเคราะห์จะถูกกำหนดคุณสมบัติโดยการล้อมด้วยวงเล็บเหลี่ยม (เช่น [WC4]) [ 20 ] [ 29 ]เกือบทั้งหมดเป็นลำดับ WC โดยดาว [WO] ที่รู้จักแสดงถึงส่วนขยายที่ร้อนของลำดับคาร์บอน นอกจากนี้ยังมีประเภท [WN] และ [WC/WN] จำนวนเล็กน้อย ซึ่งเพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] กลไกการก่อตัวของพวกมันยังไม่ชัดเจน อุณหภูมิของดาวฤกษ์ใจกลางเนบิวลาดาวเคราะห์มีแนวโน้มไปสู่ค่าสุดขั้วเมื่อเทียบกับ ดาว WR ประชากร I ดังนั้น [WC2] และ [WC3] จึงพบได้ทั่วไป และลำดับได้ขยายไปถึง [WC12] ประเภท [WC11] และ [WC12] มีสเปกตรัมที่โดดเด่นด้วยเส้นการปล่อยที่แคบและไม่มีเส้น He IIและ C IV [ 34 ] [ 29 ]

ซูเปอร์โนวาบางดวงที่สังเกตได้ก่อนถึงจุดสูงสุดจะแสดงสเปกตรัม WR [ 35 ] ซึ่งเป็นผลมาจากลักษณะของซูเปอร์โนวา ณ จุดนี้ คือ การขยายตัวอย่างรวดเร็วของมวลที่อุดมด้วยฮีเลียม คล้ายกับลมวูล์ฟ-เรย์เยตที่รุนแรง คุณลักษณะสเปกตรัม WR จะคงอยู่เพียงไม่กี่ชั่วโมง คุณลักษณะการแตกตัวเป็นไอออนสูงจะจางหายไปเมื่อถึงจุดสูงสุด เหลือเพียงการปล่อยไฮโดรเจนและฮีเลียมที่เป็นกลางที่อ่อนแอ ก่อนที่จะถูกแทนที่ด้วยสเปกตรัมซูเปอร์โนวาแบบดั้งเดิม มีการเสนอให้ติดป้ายกำกับประเภทสเปกตรัมเหล่านี้ด้วย "X" เช่น XWN5(h) [ 36 ] ในทำนอง เดียวกันโนวาแบบคลาสสิกจะพัฒนาสเปกตรัมที่ประกอบด้วยแถบการปล่อยกว้างๆ คล้ายกับดาววูล์ฟ-เรย์เยต ซึ่งเกิดจากกลไกทางกายภาพเดียวกัน คือ การขยายตัวอย่างรวดเร็วของก๊าซหนาแน่นรอบแหล่งกำเนิดกลางที่ร้อนจัด[ 7 ]
ดาราสแลช
การแยกดาว Wolf–Rayet ออกจาก ดาว ประเภท สเปกตรัม Oที่มีอุณหภูมิใกล้เคียงกันนั้นขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของเส้นการปล่อยแสงที่รุนแรงของฮีเลียมไอออน ไนโตรเจน คาร์บอน และออกซิเจน แต่มีดาวจำนวนหนึ่งที่มีลักษณะสเปกตรัมระดับกลางหรือสับสน ตัวอย่างเช่น ดาว O ที่มีความสว่างสูงสามารถพัฒนาฮีเลียมและไนโตรเจนในสเปกตรัมพร้อมกับเส้นการปล่อยแสงบางเส้น ในขณะที่ดาว WR บางดวงมีเส้นไฮโดรเจน การปล่อยแสงที่อ่อน และแม้กระทั่งส่วนประกอบการดูดกลืนแสง ดาวเหล่านี้ได้รับประเภทสเปกตรัมเช่น O3If ∗ /WN6 และเรียกว่าดาวสแลช[ 37 ]
ดาวฤกษ์ยักษ์ใหญ่ประเภท O สามารถแสดงเส้นสเปกตรัมการปล่อยของฮีเลียมและไนโตรเจน หรือส่วนประกอบการปล่อยของเส้นสเปกตรัมการดูดกลืนบางเส้นได้ โดยจะระบุด้วยรหัสต่อท้ายลักษณะเฉพาะทางสเปกตรัมที่ใช้กับดาวฤกษ์ประเภทนี้:
- f สำหรับ การปล่อยN iiiและ He ii
- f *สำหรับการปล่อย N และ He โดยที่ N ivแรงกว่า N iii
- f +สำหรับการปล่อยใน Si ivนอกเหนือจาก N และ He
- วงเล็บแสดงเส้นดูดกลืน He iiแทนเส้นการปล่อย เช่น (f)
- วงเล็บคู่แสดงถึงการดูดกลืน He ii ที่รุนแรง และการปล่อย N iiiที่เจือจาง เช่น ((f + ))
รหัสเหล่านี้อาจรวมกับคุณสมบัติประเภทสเปกตรัมทั่วไป เช่น p หรือ a ได้เช่นกัน การผสมผสานที่พบบ่อย ได้แก่ OIafpe และ OIf *และ Ofpe ในช่วงทศวรรษ 1970 เป็นที่ยอมรับว่ามีสเปกตรัมต่อเนื่องตั้งแต่คลาสการดูดกลืนบริสุทธิ์ O ไปจนถึงประเภท WR ที่ชัดเจน และไม่ชัดเจนว่าดาวฤกษ์ระดับกลางบางดวงควรได้รับประเภทสเปกตรัมเช่น O8Iafpe หรือ WN8-a หรือไม่ มีการเสนอสัญกรณ์สแลชเพื่อจัดการกับสถานการณ์เหล่านี้ และดาว Sk−67°22 ได้รับการกำหนดประเภทสเปกตรัมเป็น O3If * /WN6-A [ 38 ]เกณฑ์สำหรับการแยกแยะดาว OIf * , OIf * /WN และ WN ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้สอดคล้องกัน การจัดประเภทดาวสแลชใช้เมื่อเส้น H มีโปรไฟล์ P Cygni ซึ่งเป็นเส้นดูดกลืนในดาวยักษ์ O และเป็นเส้นปล่อยในดาว WN เกณฑ์สำหรับประเภทสเปกตรัมดาวสแลชต่อไปนี้จะถูกกำหนดโดยใช้เส้นการปล่อยไนโตรเจนที่ 463.4–464.1 นาโนเมตร, 405.8 นาโนเมตร และ 460.3–462.0 นาโนเมตร พร้อมกับดาวมาตรฐานสำหรับแต่ละประเภท: [ 37 ]
| ประเภทสเปกตรัม | ดาวมาตรฐาน | เกณฑ์ |
|---|---|---|
| O2If * /WN5 | เมลนิค 35 | ไม่มีiv ≫ N iii , N v ≥ N iii |
| O2.5 ถ้า * /WN6 | WR 25 | N iv > N iii , N v < N iii |
| O3.5ถ้า* /WN7 | เมลนิค 51 | N iv < N iii , N v ≪ N iii |
มีการใช้ประเภทสเปกตรัมดาวแบบสแลชอีกชุดหนึ่งสำหรับดาว Ofpe/WN ดาวเหล่านี้มีสเปกตรัม O ซูเปอร์ไจแอนท์บวกกับการปล่อยไนโตรเจนและฮีเลียม และโปรไฟล์ P Cygni หรืออาจถือได้ว่าเป็นดาว WN ที่มีระดับการแตกตัวเป็นไอออนและไฮโดรเจนต่ำผิดปกติ[ 39 ]การใช้สัญกรณ์สแลชสำหรับดาวเหล่านี้เป็นที่ถกเถียงกัน และทางเลือกอื่นคือการขยายลำดับไนโตรเจน WR ไปเป็น WN10 และ WN11 [ 40 ]ผู้เขียนคนอื่นๆ นิยมใช้สัญกรณ์ WNha เช่น WN9ha สำหรับWR 108 [ 41 ] คำแนะนำล่าสุดคือให้ใช้ประเภทสเปกตรัม O เช่น O8Iaf หาก เส้น He i ที่ 447.1 นาโนเมตร อยู่ในสถานะดูดกลืน และใช้คลาส WR เป็น WN9h หรือ WN9ha หากเส้นนั้นมีโปรไฟล์ P Cygni [ 37 ]อย่างไรก็ตาม สัญกรณ์สแลช Ofpe/WN รวมถึงการจำแนกประเภท WN10 และ WN11 ยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลาย[ 42 ]
มีการระบุกลุ่มดาวกลุ่มที่สามที่มีสเปกตรัมซึ่งประกอบด้วยคุณสมบัติของทั้งดาวประเภท O และดาว WR ดาวเก้าดวงในเมฆแมเจลแลนใหญ่มีสเปกตรัมที่มีทั้งคุณสมบัติ WN3 และ O3V แต่ดูเหมือนจะไม่ใช่ดาวคู่ ดาว WR หลายดวงในเมฆแมเจลแลนเล็กก็มีสเปกตรัม WN ในช่วงต้นมากเช่นกัน รวมทั้งคุณสมบัติการดูดกลืนการกระตุ้นสูง มีการเสนอแนะว่าสิ่งเหล่านี้อาจเป็นตัวเชื่อมที่ขาดหายไปซึ่งนำไปสู่ดาว WN แบบคลาสสิก หรือเป็นผลมาจากการดึงมวลออกโดยดาวคู่ที่มีมวลน้อย[ 43 ]
การตั้งชื่อ

ดาว Wolf–Rayet สามดวงแรกที่ได้รับการระบุ ซึ่งบังเอิญมีดาว O-class ร้อนเป็นดาวคู่ร่วมดวงนั้น ได้รับการกำหนดหมายเลขไว้ในแคตตาล็อก Henry Draperแล้ว ดาวเหล่านี้และดาวดวงอื่นๆ ถูกเรียกว่าดาว Wolf–Rayet ตั้งแต่การค้นพบครั้งแรก แต่หลักเกณฑ์การตั้งชื่อเฉพาะสำหรับดาวเหล่านี้จะยังไม่ถูกสร้างขึ้นจนกระทั่งปี 1962 ในแคตตาล็อกดาว Wolf–Rayet ในกาแล็กซีฉบับที่ "สี่" [ 44 ]แคตตาล็อกสามฉบับแรกไม่ได้เป็นรายการเฉพาะของดาว Wolf–Rayet และใช้เพียงระบบการตั้งชื่อที่มีอยู่แล้ว[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]
แคตตาล็อกดาว Wolf–Rayet ฉบับที่สี่ได้กำหนดหมายเลขตามลำดับของไรต์แอสเซนชันแคตตาล็อกฉบับที่ห้าใช้หมายเลขเดียวกันโดยมีคำนำหน้า MR ตามชื่อผู้เขียนแคตตาล็อกฉบับที่สี่ บวกกับลำดับหมายเลขเพิ่มเติมที่มีคำนำหน้า LS สำหรับการค้นพบใหม่[ 22 ]แผนการกำหนดหมายเลขทั้งสองนี้ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายอีกต่อไป
แคตตาล็อก WR สมัยใหม่
แคตตาล็อกดาว Wolf–Rayet ของกาแล็กซีฉบับที่หกเป็นฉบับแรกที่ใช้ชื่อดังกล่าว และยังใช้อธิบายแคตตาล็อกห้าฉบับก่อนหน้าที่มีชื่อเดียวกันอีกด้วย นอกจากนี้ยังได้แนะนำหมายเลข WR ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาสำหรับดาว WR ของกาแล็กซี หมายเลขเหล่านี้เป็นลำดับตัวเลขตั้งแต่ WR 1 ถึง WR 158 ตามลำดับไรต์แอสเซนชัน[ 48 ]
แคตตาล็อกฉบับที่เจ็ดและภาคผนวกซึ่งรวบรวมในปี 2544 ใช้ระบบการกำหนดหมายเลขเดียวกันและแทรกดาวดวงใหม่ลงในลำดับโดยใช้ตัวอักษรพิมพ์เล็กต่อท้าย เช่นWR 102kaสำหรับดาว WR จำนวนมากที่ค้นพบในใจกลางกาแล็กซี[ 20 ] [ 49 ]การสำรวจการระบุปริมาณมากในปัจจุบันใช้ระบบการกำหนดหมายเลขของตนเองสำหรับการค้นพบใหม่จำนวนมาก[ 50 ]ภาคผนวกปี 2549 ถูกเพิ่มเข้าไปในแคตตาล็อกฉบับที่เจ็ด
ในปี 2011 ได้มีการจัดทำแคตตาล็อก Galactic Wolf Rayet ออนไลน์ขึ้น โดยมีมหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์ เป็นผู้ดูแล ณ เดือนกุมภาพันธ์ 2025 แคตตาล็อกนี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์ 709 ดวง[ 51 ]
ระบบการกำหนดหมายเลขอื่นๆ
ดาว Wolf–Rayet ในกาแล็กซีภายนอกมีการกำหนดหมายเลขโดยใช้ระบบที่แตกต่างกัน ในเมฆแมเจลแลนใหญ่ระบบการตั้งชื่อที่แพร่หลายและสมบูรณ์ที่สุดสำหรับดาว WR มาจาก "แคตตาล็อกที่สี่ของดาว Wolf–Rayet ประชากร I ในเมฆแมเจลแลนใหญ่" [ 52 ]โดยมีคำนำหน้าBAT-99เช่นBAT-99 105ดาวเหล่านี้จำนวนมากยังถูกอ้างถึงด้วยหมายเลขแคตตาล็อกที่สาม เช่นBrey 77 [ 53 ] ณปี 2018 มีดาว WR จำนวน 154 ดวงที่อยู่ในแคตตาล็อกของเมฆแมเจลแลนใหญ่ ส่วนใหญ่เป็น WN แต่รวมถึง WC ประมาณ 23 ดวง และดาว WO ที่หายากมากอีก 3 ดวง[ 43 ] [ 54 ]ดาวเหล่านี้จำนวนมากมักถูกอ้างถึงด้วยหมายเลข RMC (Radcliffe observatory Magellanic Cloud) ซึ่งมักย่อเป็น R เช่นR136a1
ในเมฆแมเจลแลนขนาดเล็ก (SMC) จะใช้หมายเลข WR ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าหมายเลข AB เช่นAB7 [ 55 ] มีดาว WR ที่รู้จักเพียงสิบสองดวงใน SMC ซึ่งเป็นจำนวนที่น้อยมาก เชื่อกันว่าเป็นเพราะ ความโลหะต่ำของกาแล็กซีนั้น[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]
ในปี 2012 คณะทำงาน ของ IAUได้ขยายระบบการกำหนดหมายเลขจากแคตตาล็อกดาว Wolf–Rayet ในกาแล็กซี เพื่อให้การค้นพบเพิ่มเติมได้รับหมายเลข WR ที่มีอยู่ใกล้เคียงที่สุด บวกกับตัวเลขต่อท้ายตามลำดับการค้นพบ ซึ่งใช้กับการค้นพบทั้งหมดตั้งแต่ภาคผนวกปี 2006 แม้ว่าบางส่วนจะได้รับการตั้งชื่อภายใต้ระบบการตั้งชื่อก่อนหน้านี้แล้วก็ตาม ดังนั้นWR 42eจึงมีหมายเลขเป็น WR 42-1 [ 59 ]
คุณสมบัติ
ดาววูล์ฟ-เรย์เยตเป็นขั้นตอนปกติในวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มวลมาก ซึ่งมีเส้นการปล่อยแสงที่ กว้างและแรง ของฮีเลียมและไนโตรเจน ("ลำดับ WN") คาร์บอน ("ลำดับ WC") และออกซิเจน ("ลำดับ WO") ปรากฏให้เห็น เนื่องจากมีเส้นการปล่อยแสงที่แรง จึงสามารถระบุดาวเหล่านี้ได้ในกาแล็กซีใกล้เคียง มีดาววูล์ฟ-เรย์เยตประมาณ 600 ดวงที่ถูกจัดทำเป็นแคตตาล็อกในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา[ 20 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]จำนวนนี้ เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อันเป็นผลมาจากการสำรวจทางโฟโตเมตริกและสเปกโตรสโกปิกในย่านอินฟราเรดใกล้ ซึ่งมุ่งเน้นการ ค้นหาวัตถุประเภทนี้ในระนาบกาแล็กซี[ 60 ]คาดว่าจะมีดาว WR น้อยกว่า 1,000 ดวงใน กาแล็กซี กลุ่มท้องถิ่น ที่เหลือ โดยมีประมาณ 166 ดวงที่รู้จักในเมฆแมเจลแลน [ 43 ] 206ดวงในกาแล็กซีไทรแองกูลัม [ 61 ] และ 154 ดวงในกาแล็กซีแอนโดรเมดา[ 62 ]
นอกเหนือจากกลุ่มท้องถิ่นแล้ว การสำรวจกาแล็กซีทั้งหมดได้ค้นพบดาว WR และผู้สมัครอีกหลายพันดวง ตัวอย่างเช่น ในกลุ่ม M101มีการตรวจพบดาว WR ที่มีศักยภาพมากกว่าหนึ่งพันดวง ตั้งแต่แมกนิจูด 21 ถึง 25 [ 63 ]และนักดาราศาสตร์หวังว่าจะจัดทำแคตตาล็อกได้มากกว่าหมื่นดวงในที่สุด[ 64 ]คาดว่าดาวเหล่านี้จะพบได้ทั่วไปในกาแล็กซี Wolf–Rayetซึ่งตั้งชื่อตามพวกมัน และในกาแล็กซีที่เกิดการระเบิดของดาว[ 65 ]
เส้นการปล่อยลักษณะเฉพาะของพวกมันเกิดขึ้นในบริเวณลมความเร็วสูงที่แผ่ขยายและหนาแน่นซึ่งห่อหุ้มโฟโตสเฟียร์ ของดาวฤกษ์ที่ร้อนจัด ซึ่งก่อให้เกิด รังสี UV จำนวนมาก ที่ทำให้เกิดการเรืองแสงในบริเวณลมที่ก่อให้เกิดเส้น[ 16 ]กระบวนการขับไล่นี้เผยให้เห็นผลิตภัณฑ์ที่อุดมไปด้วยไนโตรเจนจาก การเผาไหม้ไฮโดรเจนใน วัฏจักร CNO (ดาว WN) เป็นลำดับแรก และต่อมาเป็นชั้นที่อุดมไปด้วยคาร์บอนเนื่องจากการเผาไหม้ฮีเลียม (ดาวประเภท WC และ WO) [ 13 ]
| ประเภทสเปกตรัม | อุณหภูมิ(เคลวิน) | รัศมี( R ) | มวล( M ) | ความสว่าง( L ) | ขนาดสัมบูรณ์ | ตัวอย่าง |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ดับเบิลยูเอ็น2 | 141,000 | 0.89 | 16 | 280,000 | −2.6 | WR 2 |
| ดับเบิลยูเอ็น3 | 85,000 | 2.3 | 19 | 220,000 | −3.2 | WR 46 |
| ดับเบิลยูเอ็น4 | 70,000 | 2.3 | 15 | 200,000 | −3.8 | WR 1 |
| ดับเบิลยูเอ็น5 | 60,000 | 3.7 | 15 | 160,000 | −4.4 | WR 149 |
| ดับเบิลยูเอ็น5เอช | 50,000 | 20 | 200 | 5,000,000 | -8.0 | อาร์136เอ1 |
| ดับเบิลยูเอ็น6 | 56,000 | 5.7 | 18 | 160,000 | −5.1 | ซีดี ครูซิส |
| ดับเบิลยูเอ็น6เอช | 45,000 | 25 | 74 | 3,300,000 | -7.5 | NGC 3603-A1 |
| ดับเบิลยูเอ็น7 | 50,000 | 6.0 | 21 | 350,000 | −5.7 | WR 120 |
| ดับเบิลยูเอ็น7เอช | 45,000 | 23 | 52 | 2,000,000 | −7.2 | WR 22 |
| ดับเบิลยูเอ็น8 | 45,000 | 6.6 | 11 | 160,000 | -5.5 | WR 123 |
| ดับเบิลยูเอ็น8เอช | 40,000 | 22 | 39 | 1,300,000 | −7.2 | WR 124 |
| ดับเบิลยูเอ็น9เอช | 35,000 | 23 | 33 | 940,000 | −7.1 | WR 102ea |
จะเห็นได้ว่าดาว WNh เป็นวัตถุที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากดาว WN ที่ไม่มีไฮโดรเจน แม้จะมีสเปกตรัมที่คล้ายคลึงกัน แต่ดาวเหล่านี้มีมวลมากกว่า มีขนาดใหญ่กว่ามาก และเป็นดาวที่สว่างที่สุดเท่าที่รู้จัก พวกมันถูกตรวจพบตั้งแต่ WN5h ในเมฆแมเจลแลน ไนโตรเจนที่เห็นในสเปกตรัมของดาว WNh ยังคงเป็นผลผลิตของ การหลอมรวม วัฏจักร CNOในแกนกลาง แต่ปรากฏที่พื้นผิวของดาวที่มีมวลมากที่สุดเนื่องจากการผสมแบบหมุนและการพาความร้อนในขณะที่ยังอยู่ในช่วงการเผาไหม้ไฮโดรเจนในแกนกลาง มากกว่าที่จะเกิดขึ้นหลังจากสูญเสียเปลือกนอกไปในระหว่างการหลอมรวมฮีเลียมในแกนกลาง[ 15 ]
| ประเภทสเปกตรัม | อุณหภูมิ(K) [ 68 ] | รัศมี( R ) [ 68 ] | มวล( M ) [ 68 ] | ความสว่าง( L ) [ 68 ] | ขนาดสัมบูรณ์ | ตัวอย่าง |
|---|---|---|---|---|---|---|
| WO2 | 200,000 | 0.7 | 22 | 630,000 | −1.7 | WR 142 |
| WC4 | 117,000 | 0.9 | 10 | 158,000 | −3.28 | WR 143 |
| WC5 | 83,000 | 3.2 | 18 | 398,000 | −4.87 | เธต้า มัสคาเอ |
| WC6 | 78,000 | 3.6 | 18 | 501,000 | −4.75 | WR 45 |
| WC7 | 71,000 | 4.0 | 17 | 398,000 | −4.8 | WR 86 |
| WC8 | 60,000 | 6.3 | 18 | 398,000 | −5.32 | แกมมา เวโลรัม |
| WC9 | 44,000 | 8.7 | 13 | 251,000 | −5.57 | WR 104 |
ดาว Wolf–Rayet บางดวงในลำดับคาร์บอน ("WC") โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวที่อยู่ในประเภทล่าสุด เป็นที่สังเกตได้เนื่องจากการผลิตฝุ่นโดยปกติแล้วกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นกับดาวที่อยู่ในระบบดาวคู่ซึ่งเป็นผลมาจากการชนกันของลมดาวฤกษ์ที่ก่อตัวเป็นคู่[ 20 ]เช่นเดียวกับกรณีของดาวคู่WR 104 ที่มีชื่อเสียง อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ก็เกิดขึ้นกับดาวเดี่ยวด้วยเช่นกัน[ 16 ]
ดาวฤกษ์กลางของ เนบิวลาดาวเคราะห์จำนวนเล็กน้อย—ประมาณ 10%— แม้จะมีมวลต่ำกว่ามาก—โดยทั่วไปประมาณ 0.6 M☉—ก็ถูกสังเกตพบว่าเป็นประเภท WR กล่าวคือ พวกมันแสดงสเปกตรัมเส้นการปล่อยที่มีเส้นกว้างจากฮีเลียม คาร์บอน และออกซิเจน พวกมันถูกระบุว่า [WR] เป็นวัตถุที่มีอายุมากกว่าซึ่งสืบเชื้อสายมาจากดาวฤกษ์มวลน้อยที่วิวัฒนาการแล้ว และมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับดาวขาวมากกว่า ดาวฤกษ์ ประชากร I ที่อายุน้อยและมีมวลมาก ซึ่งประกอบเป็นส่วนใหญ่ของคลาส WR [ 69 ]ปัจจุบันโดยทั่วไปแล้วดาวเหล่านี้ถูกแยกออกจากคลาสที่เรียกว่าดาววูล์ฟ-เรย์เยต หรือเรียกว่าดาวประเภทวูล์ฟ-เรย์เยต[ 28 ]
ความเป็นโลหะ
จำนวนและคุณสมบัติของดาววูล์ฟ-เรย์เยตแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบทางเคมีของดาวฤกษ์ต้นกำเนิด ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดความแตกต่างนี้คืออัตราการสูญเสียมวลในระดับความเข้มข้นของโลหะที่แตกต่างกัน ความเข้มข้นของโลหะที่สูงขึ้นนำไปสู่การสูญเสียมวลที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลต่อวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มวลมากและคุณสมบัติของดาววูล์ฟ-เรย์เยตด้วย การสูญเสียมวลในระดับที่สูงขึ้นทำให้ดาวฤกษ์สูญเสียชั้นนอกก่อนที่แกนเหล็กจะพัฒนาและยุบตัวลง ดังนั้นดาวยักษ์แดงที่มีมวลมากจึงวิวัฒนาการกลับไปสู่อุณหภูมิที่ร้อนขึ้นก่อนที่จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา และดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดจะไม่กลายเป็นดาวยักษ์แดง ในระยะวูล์ฟ-เรย์เยต การสูญเสียมวลที่สูงขึ้นนำไปสู่การลดลงของชั้นนอกแกนการพาความร้อนที่รุนแรงขึ้น ปริมาณไฮโดรเจนบนพื้นผิวที่ต่ำลง และการดึงฮีเลียมออกอย่างรวดเร็วมากขึ้นเพื่อสร้างสเปกตรัม WC
แนวโน้มเหล่านี้สามารถสังเกตได้ในกาแล็กซีต่างๆ ในกลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น โดยที่ค่าความเป็นโลหะจะแตกต่างกันไป ตั้งแต่ระดับใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ในทางช้างเผือก ต่ำกว่าเล็กน้อยใน M31 ต่ำกว่านั้นอีกในเมฆแมเจลแลนใหญ่ และต่ำกว่ามากในเมฆแมเจลแลนเล็ก การเปลี่ยนแปลงของค่าความเป็นโลหะอย่างมากนั้นพบได้ในแต่ละกาแล็กซี โดย M33 และทางช้างเผือกแสดงค่าความเป็นโลหะที่สูงกว่าใกล้กับศูนย์กลาง และ M31 แสดงค่าความเป็นโลหะที่สูงกว่าในจานกาแล็กซีมากกว่าในฮาโล ดังนั้น เมฆแมเจลแลนเล็กจึงมีดาว WR น้อยเมื่อเทียบกับอัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์ และไม่มีดาว WC เลย (มีดาวดวงหนึ่งที่มีสเปกตรัม WO) ทางช้างเผือกมีจำนวนดาว WN และ WC ใกล้เคียงกัน และมีจำนวนดาว WR รวมมาก และกาแล็กซีหลักอื่นๆ มีดาว WR น้อยกว่าเล็กน้อยและมีดาว WN มากกว่าดาว WC ดาววูล์ฟ-เรย์เอตในเมฆแมเจลแลนใหญ่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมฆแมเจลแลนเล็ก มีการปล่อยรังสีที่อ่อนกว่าและมีแนวโน้มที่จะมีสัดส่วนไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศสูงกว่า ดาว SMC WR เกือบทั้งหมดแสดงไฮโดรเจนและแม้แต่เส้นดูดกลืนแม้ในประเภทสเปกตรัมแรกสุด เนื่องจากลมที่อ่อนกว่าไม่ได้บดบังโฟโตสเฟียร์ทั้งหมด[ 70 ]
มวลสูงสุดของดาวฤกษ์ลำดับหลักที่สามารถวิวัฒนาการผ่านระยะซูเปอร์ไจแอนท์แดงและกลับมาเป็นดาว WNL ได้นั้น คำนวณได้ว่าอยู่ที่ประมาณในกาแล็กซีทางช้างเผือก32 M☉ใน LMC และมากกว่า 50 M☉ใน SMC ระยะ WNE และ WC ที่วิวัฒนาการมากขึ้นนั้น จะเกิดขึ้นได้เฉพาะกับดาวฤกษ์ที่มีมวลเริ่มต้นมากกว่า25 M☉ที่ระดับความเป็นโลหะใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ และM☉ ใน LMC วิวัฒนาการของดาวฤกษ์เดี่ยวตามปกติไม่คาดว่าจะสร้างดาว WNE หรือ WC ใดๆ ที่ระดับความเป็นโลหะของ SMC [ 71 ]
การหมุน

การสูญเสียมวลได้รับอิทธิพลจากอัตราการหมุนของดาวฤกษ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มีความเป็นโลหะต่ำ การหมุนเร็วช่วยให้ผลิตภัณฑ์จากการหลอมรวมของแกนกลางผสมไปทั่วดาว ทำให้ปริมาณธาตุหนักบนพื้นผิวเพิ่มขึ้น และผลักดันให้เกิดการสูญเสียมวล การหมุนเร็วทำให้ดาวฤกษ์คงอยู่ในลำดับหลักได้นานกว่าดาวฤกษ์ที่หมุนช้า วิวัฒนาการออกจากระยะดาวยักษ์แดงได้เร็วขึ้น หรือแม้กระทั่งวิวัฒนาการโดยตรงจากลำดับหลักไปสู่อุณหภูมิที่สูงขึ้นสำหรับดาวที่มีมวลมาก ความเป็นโลหะสูง หรือการหมุนที่เร็วมาก
การสูญ เสียมวลของดาวฤกษ์ทำให้เกิดการสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุม และสิ่งนี้จะชะลอการหมุนของดาวฤกษ์มวลมากอย่างรวดเร็ว ดาวฤกษ์มวลมากที่มีโลหะใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ควรจะถูกชะลอจนเกือบหยุดนิ่งในขณะที่ยังอยู่บนลำดับหลัก ในขณะที่ดาวฤกษ์ที่มีโลหะใกล้เคียงกับ SMC สามารถหมุนได้อย่างรวดเร็วต่อไปได้แม้จะมีมวลสูงสุดที่สังเกตได้ การหมุนอย่างรวดเร็วของดาวฤกษ์มวลมากอาจอธิบายถึงคุณสมบัติและจำนวนดาว WR ของ SMC ที่ไม่คาดคิดได้ เช่น อุณหภูมิและความสว่างที่ค่อนข้างสูง[ 70 ]
ไบนารี
ดาวฤกษ์มวลมากในระบบดาวคู่สามารถพัฒนาเป็นดาว Wolf–Rayet ได้เนื่องจากการถูกดึงมวลโดยดาวคู่ แทนที่จะเป็นการสูญเสียมวลโดยธรรมชาติเนื่องจากลมดาวฤกษ์ กระบวนการนี้ค่อนข้างไม่ไวต่อความเป็นโลหะหรือการหมุนของดาวแต่ละดวง และคาดว่าจะสร้างชุดดาว WR ที่สอดคล้องกันในกาแล็กซีกลุ่มท้องถิ่นทั้งหมด ผลก็คือ สัดส่วนของดาว WR ที่เกิดขึ้นผ่านช่องทางดาวคู่ และด้วยเหตุนี้จำนวนดาว WR ที่สังเกตพบว่าอยู่ในระบบดาวคู่ จึงควรสูงกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นโลหะต่ำ การคำนวณชี้ให้เห็นว่าสัดส่วนดาว WR ในระบบดาวคู่ที่สังเกตพบใน SMC ควรสูงถึง 98% แม้ว่าจะมีเพียงไม่ถึงครึ่งเท่านั้นที่สังเกตพบว่ามีดาวคู่มวลมาก สัดส่วนดาวคู่ในทางช้างเผือกอยู่ที่ประมาณ 20% ซึ่งสอดคล้องกับการคำนวณทางทฤษฎี[ 72 ]
เนบิวลา

ดาว WR จำนวนมากถูกล้อมรอบด้วยเนบิวลาที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับดาว ไม่ใช่เพียงแค่เนบิวลาพื้นหลังปกติที่เกี่ยวข้องกับบริเวณการก่อตัวดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ และไม่ใช่เนบิวลาดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นจากดาวหลังAGBเนบิวลามีหลากหลายรูปแบบ และการจำแนกประเภททำได้ยาก เดิมทีเนบิวลาจำนวนมากถูกจัดอยู่ในแคตตาล็อกว่าเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ และบางครั้งการศึกษาหลายความยาวคลื่นอย่างละเอียดเท่านั้นที่สามารถแยกแยะเนบิวลาดาวเคราะห์รอบดาวหลัง AGB มวลน้อยออกจากเนบิวลาที่มีรูปร่างคล้ายกันรอบดาวที่เผาไหม้ฮีเลียมแกนกลางที่มีมวลมากกว่าได้[ 71 ] [ 73 ]
กาแล็กซีวูล์ฟ-เรย์เยต
กาแล็กซีวูล์ฟ-เรย์เยตเป็นกาแล็กซีประเภทดาวระเบิดที่มีดาว WR จำนวนมากพอที่จะทำให้สเปกตรัมเส้นการปล่อยแสงลักษณะเฉพาะของดาวเหล่านี้ปรากฏให้เห็นในสเปกตรัมโดยรวมของกาแล็กซี[ 74 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณลักษณะการปล่อยแสงกว้างเนื่องจาก He ii ที่ 468.6 นาโนเมตร และเส้นสเปกตรัมใกล้เคียงเป็นลักษณะเฉพาะของกาแล็กซีวูล์ฟ-เรย์เยต อายุขัยที่ค่อนข้างสั้นของดาว WR หมายความว่าการระเบิดของดาวในกาแล็กซีดังกล่าวจะต้องเกิดขึ้นภายในไม่กี่ล้านปีที่ผ่านมา และจะต้องมีระยะเวลาน้อยกว่าหนึ่งล้านปี มิฉะนั้นการปล่อยแสงของดาว WR จะถูกบดบังด้วยดาวสว่างอื่นๆ จำนวนมาก[ 75 ]
วิวัฒนาการ
ทฤษฎีเกี่ยวกับการก่อตัว การพัฒนา และการตายของดาวฤกษ์ประเภท WR นั้นเกิดขึ้นช้ากว่าคำอธิบายเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่ไม่รุนแรงนัก ดาวฤกษ์ประเภทนี้หายาก อยู่ไกล และมักถูกบดบัง และแม้กระทั่งในศตวรรษที่ 21 หลายแง่มุมของชีวิตดาวฤกษ์เหล่านี้ก็ยังไม่ชัดเจน
ประวัติศาสตร์
แม้ว่าดาว Wolf–Rayet จะได้รับการระบุอย่างชัดเจนว่าเป็นดาวประเภทที่ผิดปกติและโดดเด่นมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 [ 76 ] แต่ธรรมชาติของดาวเหล่านี้ยังไม่แน่นอนจนกระทั่งถึงช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ก่อนปี 1960 แม้แต่การจำแนกประเภทของดาว WR ก็ยังไม่แน่นอนอย่างมาก และธรรมชาติและวิวัฒนาการของพวกมันก็ยังไม่เป็นที่รู้จักโดยพื้นฐาน ลักษณะที่คล้ายคลึงกันมากของดาวใจกลางของเนบิวลาดาวเคราะห์ (CSPNe) และดาว WR แบบคลาสสิกที่สว่างกว่ามากมีส่วนทำให้เกิดความไม่แน่นอน[ 77 ]
ประมาณปี 1960 ความแตกต่างระหว่าง CSPNe และดาว WR คลาสสิกขนาดใหญ่และสว่างเริ่มชัดเจนขึ้น การศึกษาแสดงให้เห็นว่าพวกมันเป็นดาวขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูงล้อมรอบด้วยสสารรอบดาวจำนวนมาก แต่ยังไม่ชัดเจนว่าสสารนั้นถูกขับออกจากดาวหรือหดตัวเข้าหาดาว[ 78 ] [ 79 ] ความอุดมสมบูรณ์ที่ผิดปกติของไนโตรเจน คาร์บอน และออกซิเจน รวมถึงการขาดไฮโดรเจน ได้รับการยอมรับ แต่เหตุผลยังคงคลุมเครือ[ 80 ] เป็นที่ยอมรับว่าดาว WR มีอายุน้อยมากและหายากมาก แต่ก็ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าพวกมันกำลังวิวัฒนาการเข้าหาหรือออกจากลำดับหลัก[ 81 ] [ 82 ]
ในช่วงทศวรรษ 1980 ดาว WR ได้รับการยอมรับว่าเป็นลูกหลานของดาว OB ขนาดใหญ่ แม้ว่าสถานะวิวัฒนาการที่แน่นอนของพวกมันเมื่อเทียบกับลำดับหลักและดาวขนาดใหญ่ที่วิวัฒนาการแล้วอื่นๆ ยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด[ 83 ] ทฤษฎีที่ว่าดาว WR มีอยู่มากในระบบดาวคู่ขนาดใหญ่และการขาดไฮโดรเจนอาจเกิดจากการดึงออกด้วยแรงโน้มถ่วงนั้นถูกละเลยหรือยกเลิกไปเป็นส่วนใหญ่[ 84 ] มีการเสนอว่าดาว WR อาจเป็นต้นกำเนิดของซูเปอร์โนวา โดยเฉพาะอย่างยิ่งซูเปอร์โนวาประเภท Ib ที่เพิ่งค้นพบใหม่ ซึ่งขาดไฮโดรเจนแต่เห็นได้ชัดว่าเกี่ยวข้องกับดาวขนาดใหญ่อายุน้อย[ 83 ]
เมื่อถึงต้นศตวรรษที่ 21 ดาว WR ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นดาวขนาดใหญ่ที่ใช้ไฮโดรเจนในแกนกลางหมดแล้ว ออกจากลำดับหลัก และขับไล่ชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ออกไป เหลือไว้เพียงแกนกลางร้อนขนาดเล็กของฮีเลียมและผลิตภัณฑ์ฟิวชันที่หนักกว่า[ 85 ] [ 86 ]
รุ่นปัจจุบัน

ดาว WR ส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นประชากรคลาสสิกประเภท I ปัจจุบันเข้าใจกันว่าเป็นขั้นตอนตามธรรมชาติในวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุด (ไม่นับดาวฤกษ์ใจกลางเนบิวลาดาวเคราะห์ที่พบได้น้อยกว่า) ไม่ว่าจะหลังจากช่วงเวลาที่เป็นดาวยักษ์แดง หลังจากช่วงเวลาที่เป็นดาวยักษ์น้ำเงิน หรือโดยตรงจากดาวฤกษ์ลำดับหลักที่มีมวลมากที่สุด มีเพียงดาวยักษ์แดงที่มีมวลน้อยกว่าเท่านั้นที่คาดว่าจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาในขั้นตอนนี้ ในขณะที่ดาวยักษ์แดงที่มีมวลมากกว่าจะกลับไปสู่อุณหภูมิที่ร้อนขึ้นเมื่อพวกมันขับไล่ชั้นบรรยากาศออกไป บางดวงระเบิดในขณะที่อยู่ในขั้นดาวยักษ์เหลืองหรือ LBV แต่หลายดวงกลายเป็นดาว Wolf–Rayet [ 87 ] พวกมันสูญเสียหรือเผาผลาญไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดและกำลังหลอมรวมฮีเลียมในแกนกลางหรือธาตุที่หนักกว่าในช่วงเวลาสั้นมากในตอนท้ายของชีวิต[ 87 ]
ดาวฤกษ์มวลมากในลำดับหลักสร้างแกนกลางที่ร้อนจัด ซึ่งหลอมรวมไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วผ่านกระบวนการ CNO และส่งผลให้เกิดการพาความร้อนอย่างรุนแรงทั่วทั้งดาว ทำให้เกิดการผสมของฮีเลียมไปยังพื้นผิว ซึ่งกระบวนการนี้ได้รับการเสริมด้วยการหมุน อาจเกิดจากการหมุนที่ไม่เท่ากันโดยที่แกนกลางหมุนเร็วกว่าพื้นผิว ดาวฤกษ์ดังกล่าวยังแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของไนโตรเจนที่พื้นผิวตั้งแต่อายุยังน้อย ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนของคาร์บอนและไนโตรเจนเนื่องจากวัฏจักร CNO การเพิ่มขึ้นของธาตุหนักในชั้นบรรยากาศ เช่นเดียวกับการเพิ่มขึ้นของความสว่าง ทำให้เกิดลมดาวฤกษ์ที่รุนแรง ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของสเปกตรัมเส้นการปล่อยแสง ดาวฤกษ์เหล่านี้พัฒนาสเปกตรัม Of หรือ Of* หากมีความร้อนสูงเพียงพอ ซึ่งจะพัฒนาเป็นสเปกตรัม WNh เมื่อลมดาวฤกษ์เพิ่มขึ้นอีก นี่อธิบายถึงมวลและความสว่างสูงของดาวฤกษ์ WNh ซึ่งยังคงเผาไหม้ไฮโดรเจนที่แกนกลางและสูญเสียมวลเริ่มต้นไปเพียงเล็กน้อย ในที่สุดดาวเหล่านี้จะขยายตัวกลายเป็นดาวยักษ์สีน้ำเงิน (LBV?) เมื่อไฮโดรเจนที่แกนกลางหมดไป หรือหากการผสมมีประสิทธิภาพเพียงพอ (เช่น ผ่านการหมุนอย่างรวดเร็ว) พวกมันอาจพัฒนาไปเป็นดาว WN ที่ไม่มีไฮโดรเจนได้โดยตรง
ดาว WR มีแนวโน้มที่จะจบชีวิตอย่างรุนแรงมากกว่าที่จะจางหายไปเป็นดาวแคระขาว ดังนั้นดาวทุกดวงที่มีมวลเริ่มต้นมากกว่าประมาณ 9 เท่าของดวงอาทิตย์จะส่งผลให้เกิดการระเบิดซูเปอร์โนวาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ (ยกเว้นการยุบตัวโดยตรง[ 88 ] ) ซึ่งหลายดวงมาจากระยะ WR [ 28 ] [ 87 ] [ 89 ]
การเรียงลำดับดาว WR อย่างง่ายจากอุณหภูมิต่ำไปสู่อุณหภูมิสูง ซึ่งในที่สุดจะกลายเป็นดาวประเภท WO นั้นไม่ได้รับการสนับสนุนจากการสังเกต ดาวประเภท WO นั้นหายากมาก และตัวอย่างที่รู้จักทั้งหมดนั้นสว่างกว่าและมีมวลมากกว่าดาว WC ที่ค่อนข้างพบได้ทั่วไป ทฤษฎีทางเลือกเสนอว่าดาวประเภท WO นั้นเกิดขึ้นจากดาวฤกษ์ลำดับหลักที่มีมวลมากที่สุดเท่านั้น[ 16 ]และ/หรือว่าพวกมันก่อตัวเป็นช่วงสุดท้ายที่มีอายุสั้นมากเพียงไม่กี่พันปีก่อนที่จะระเบิด โดยเฟส WC สอดคล้องกับ เฟส การเผาไหม้ฮีเลียม แกนกลาง และเฟส WO สอดคล้องกับเฟสการเผาไหม้นิวเคลียร์ที่ตามมา ยังไม่ชัดเจนว่าสเปกตรัม WO เป็นผลมาจากผลกระทบของการแตกตัวเป็นไอออนที่อุณหภูมิสูงมาก สะท้อนถึงความแตกต่างของความอุดมสมบูรณ์ทางเคมีที่แท้จริง หรือว่าทั้งสองผลกระทบเกิดขึ้นในระดับที่แตกต่างกัน[ 87 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]
| มวลเริ่มต้น ( M ) | ลำดับวิวัฒนาการ | ประเภทซูเปอร์โนวา |
|---|---|---|
| ~250+ | ไม่มี[ 88 ] | |
| ~140– ~250 | WNh-WNE-WO | ความไม่เสถียรของ Ic/Pair |
| 120– ~140 | WNh → WN → WC → WO | ไอซี |
| 60–120 | O → จาก → WNh ↔ LBV →[WNL] | ฉันใน |
| 45–60 | O → WNh → LBV/WNE? → WO | ไอบี/ซี |
| 20–45 | O → RSG → WNE → WC | อิบ |
| 15–20 | O → RSG ↔ (YHG) ↔ BSG ( ลูปสีน้ำเงิน) | II-L (หรือ IIb) |
| 8–15 | บี → อาร์เอสจี | II-P |
สำคัญ:
- O: ดาวฤกษ์ลำดับหลักชนิด O
- ลักษณะ: วิวัฒนาการของชนิด O ที่แสดงการปล่อย N และ He
- BSG: ยักษ์ใหญ่สีน้ำเงิน
- RSG: ดาวยักษ์แดง
- YHG: ยักษ์เหลือง
- LBV: Luminous Blue Variable
- WNh: WN บวกกับสายไฮโดรเจน
- WNL: ดาวฤกษ์วูล์ฟ-ไรเยตประเภท WN ตอนปลาย (ประมาณ WN6 ถึง WN11)
- WNE: ดาวฤกษ์วูล์ฟ-ไรเยตประเภท WN ตอนต้น (ประมาณ WN2 ถึง WN6)
- WN/WC: ดาวฤกษ์วูล์ฟ-เรเยตชนิดเปลี่ยนผ่าน (เปลี่ยนจาก WN เป็น WC) (อาจเป็น WN#/WCE หรือ WC#/WN)
- WC: ดาวฤกษ์วูล์ฟ-เรย์เยตประเภท WC
- WO: ดาวฤกษ์วูล์ฟ-ไรเยต ระดับ WO
ดาววูล์ฟ-เรย์เยตก่อตัวขึ้นจากดาวฤกษ์มวลมาก แม้ว่าดาวฤกษ์กลุ่ม I ที่วิวัฒนาการแล้วจะสูญเสียมวลเริ่มต้นไปครึ่งหนึ่งหรือมากกว่านั้นเมื่อถึงเวลาที่พวกมันปรากฏเป็นดาววูล์ฟ-เรย์เยต ตัวอย่างเช่นγ 2 Velorum Aปัจจุบันมีมวลประมาณ 9 เท่าของดวงอาทิตย์ แต่เริ่มต้นด้วยมวลอย่างน้อย 40 เท่าของดวงอาทิตย์[ 93 ]ดาวฤกษ์มวลมากนั้นหายากมาก ทั้งเพราะพวกมันก่อตัวน้อยลงและเพราะพวกมันมีอายุสั้น ซึ่งหมายความว่าดาววูล์ฟ-เรย์เยตเองก็หายากมากเช่นกัน เพราะพวกมันก่อตัวขึ้นจากดาวฤกษ์ลำดับหลักที่มีมวลมากที่สุดเท่านั้น และเพราะพวกมันเป็นช่วงอายุสั้นในชีวิตของดาวฤกษ์เหล่านั้น นี่จึงอธิบายได้ว่าทำไมซูเปอร์โนวาประเภท Ib/c จึงพบได้น้อยกว่าประเภท II เนื่องจากเกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่า
ดาว WNh ซึ่งมีลักษณะทางสเปกโทรสโกปีคล้ายกัน แต่ในความเป็นจริงแล้วเป็นดาวที่มีวิวัฒนาการน้อยกว่ามาก ซึ่งเพิ่งเริ่มขับไล่ชั้นบรรยากาศออกไป ถือเป็นข้อยกเว้นและยังคงรักษามวลเริ่มต้นไว้ได้มากดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดที่รู้จักในปัจจุบันล้วนเป็นดาว WNh มากกว่าดาวฤกษ์ลำดับหลักประเภท O ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่คาดการณ์ได้ เนื่องจากดาวฤกษ์ดังกล่าวแสดงให้เห็นฮีเลียมและไนโตรเจนที่พื้นผิวเพียงไม่กี่พันปีหลังจากที่พวกมันก่อตัวขึ้น อาจก่อนที่พวกมันจะมองเห็นได้ผ่านเมฆก๊าซโดยรอบ คำอธิบายทางเลือกอื่นคือ ดาวฤกษ์เหล่านี้มีมวลมากจนไม่สามารถก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักตามปกติได้ แต่เป็นผลมาจากการรวมตัวของดาวฤกษ์ที่ไม่สุดขั้วมากนัก[ 94 ]
ความยากลำบากในการสร้างแบบจำลองจำนวนและประเภทของดาว Wolf–Rayet ที่สังเกตได้ผ่านวิวัฒนาการของดาวเดี่ยว ทำให้เกิดทฤษฎีที่ว่าดาวเหล่านี้ก่อตัวขึ้นผ่านปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวคู่ ซึ่งอาจเร่งการสูญเสียชั้นนอกของดาวผ่านการแลกเปลี่ยนมวลWR 122เป็นตัวอย่างที่เป็นไปได้ที่มีจานก๊าซแบนราบล้อมรอบดาว ซึ่งมีความกว้างเกือบ 2 ล้านล้านไมล์ และอาจมีดาวคู่ที่ดึงเอาชั้นนอกของมันออกไป[ 95 ]
ซูเปอร์โนวา
เป็นที่สงสัยกันอย่างกว้างขวางว่าดาวฤกษ์ที่เป็นต้นกำเนิดของซูเปอร์โนวาประเภท Ib และประเภท Ic จำนวนมากเป็นดาวฤกษ์ประเภท WR แม้ว่าจะยังไม่มีการระบุอย่างแน่ชัดเกี่ยวกับดาวฤกษ์ที่เป็นต้นกำเนิดดังกล่าวก็ตาม
ซูเปอร์โนวาประเภท Ib ขาดเส้นไฮโดรเจนในสเปกตรัม ซูเปอร์โนวาประเภท Ic ที่พบได้บ่อยกว่านั้นขาดทั้งเส้นไฮโดรเจนและฮีเลียมในสเปกตรัม แหล่งกำเนิดที่คาดการณ์ไว้สำหรับซูเปอร์โนวาประเภทนี้คือดาวฤกษ์มวลมากที่ขาดไฮโดรเจนในชั้นนอก หรือขาดทั้งไฮโดรเจนและฮีเลียม ดาว WR ก็เป็นวัตถุประเภทนั้น ดาว WR ทุกดวงขาดไฮโดรเจน และในดาว WR บางดวง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่ม WO ฮีเลียมก็ถูกพร่องไปอย่างมากเช่นกัน คาดว่าดาว WR จะเกิดการยุบตัวของแกนกลางเมื่อสร้างแกนเหล็กขึ้นมา และการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นจะเป็นประเภท Ib หรือ Ic ในบางกรณี การยุบตัวโดยตรงของแกนกลางไปสู่หลุมดำอาจไม่ทำให้เกิดการระเบิดที่มองเห็นได้[ 96 ]
ดาว WR มีความสว่างมากเนื่องจากอุณหภูมิสูง แต่ไม่สว่างมากนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวอย่างที่ร้อนที่สุดซึ่งคาดว่าจะประกอบเป็นดาวต้นกำเนิดของซูเปอร์โนวาส่วนใหญ่ ทฤษฎีชี้ให้เห็นว่าดาวต้นกำเนิดของซูเปอร์โนวาประเภท Ibc ที่สังเกตได้จนถึงปัจจุบันจะไม่สว่างพอที่จะตรวจจับได้ แม้ว่าจะมีการกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับคุณสมบัติของดาวต้นกำเนิดเหล่านั้นก็ตาม[ 91 ]ดาวต้นกำเนิดที่เป็นไปได้ซึ่งหายไป ณ ตำแหน่งของซูเปอร์โนวาiPTF13bvnอาจเป็นดาว WR ดวงเดียว[ 97 ]แม้ว่าการวิเคราะห์อื่นๆ จะสนับสนุนระบบดาวคู่ที่มีมวลน้อยกว่าโดยมีดาวที่ถูกดึงมวลออกหรือดาวยักษ์ฮีเลียม[ 98 ] [ 99 ]ดาวต้นกำเนิดซูเปอร์โนวา WR ที่เป็นไปได้อีกดวงเดียวคือสำหรับSN 2017einและอีกครั้งหนึ่งยังไม่แน่ชัดว่าดาวต้นกำเนิดเป็นดาว WR ขนาดใหญ่ดวงเดียวหรือระบบดาวคู่[ 100 ]
ในปี 2022 นักดาราศาสตร์จากกล้องโทรทรรศน์Gran Telescopio Canariasรายงานการระเบิดซูเปอร์โนวาครั้งแรกของดาว Wolf–Rayet SN 2019hgp เป็นซูเปอร์โนวาประเภท Icn และยังเป็นซูเปอร์โนวาแรกที่ตรวจพบ ธาตุ นีออน อีกด้วย [ 101 ] [ 102 ]
ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุดของดาว Wolf–Rayet คือγ 2 Velorum (WR 11) ซึ่งเป็นดาวที่สว่างมากจนสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าสำหรับผู้ที่อยู่ทางใต้ของละติจูด 40 องศาเหนือ แม้ว่าแสงส่วนใหญ่จะมาจากดาวบริวารขนาดยักษ์ O7.5 ก็ตาม เนื่องจากลักษณะสเปกตรัมที่แปลกประหลาด ( เส้นการปล่อยแสง ที่สว่าง แทนที่จะเป็นเส้นการดูดกลืนแสง ที่มืด ) จึงถูกขนานนามว่า "อัญมณีสเปกตรัมแห่งท้องฟ้าทางใต้" ดาว Wolf–Rayet ดวงอื่นที่สว่างกว่าแมกนิจูด 6 มีเพียงθ Muscae (WR 48) ซึ่งเป็นดาวสามดวงที่มีดาวบริวารคลาส O สองดวง ทั้งสองดวงเป็นดาว WC ดาว WR 79a ( HR 6272 ) ซึ่งเคยเป็นดาว WR มาก่อนนั้นสว่างกว่าแมกนิจูด 6 แต่ปัจจุบันถือว่าเป็นดาวยักษ์ O8 ที่แปลกประหลาดและมีการปล่อยแสงที่รุนแรง ดาวที่สว่างที่สุดถัดไปที่แมกนิจูด 6.4 คือWR 22ซึ่งเป็นดาวคู่ขนาดใหญ่ที่มีดาวหลักเป็น WN7h [ 20 ]
ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดและสว่างที่สุดที่รู้จักในปัจจุบัน คือ R136a1ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ประเภท Wolf–Rayet แบบ WNh ที่ยังคงหลอมรวมไฮโดรเจนอยู่ในแกนกลาง ดาวฤกษ์ประเภทนี้ ซึ่งรวมถึง ดาวฤกษ์ ที่มีความสว่างและมวลมาก ที่สุดหลาย ดวง มีอายุน้อยมากและมักพบเฉพาะในใจกลางของกระจุกดาวที่มีความหนาแน่นสูงเท่านั้น ในบางครั้ง ดาวฤกษ์ WNh ที่หลุดออกจากระบบ เช่นVFTS 682อาจพบอยู่นอกกระจุกดาวดังกล่าว ซึ่งอาจถูกขับออกจากระบบดาวหลายดวงหรือเกิดจากการปฏิสัมพันธ์กับดาวฤกษ์ดวงอื่น
ตัวอย่างของระบบดาวสามดวงที่มีดาวคู่วูล์ฟ-เรย์เยตคืออาเปป (Apep ) ระบบนี้ปล่อยฝุ่นคาร์บอนออกมาในปริมาณมหาศาลจากลมสุริยะที่รุนแรง ขณะที่ดาวทั้งสองโคจรรอบกัน ฝุ่นเหล่านั้นจะถูกห่อหุ้มกลายเป็นหางเขม่าเรืองแสง
ดาวฤกษ์ที่ไม่เสื่อมสภาพที่ร้อนที่สุดทั้งหมด(ไม่กี่ดวงที่ร้อนที่สุด) เป็นดาวฤกษ์ประเภทวูล์ฟ-เรย์เยต โดยดาวที่ร้อนที่สุดคือWR 102ซึ่งดูเหมือนจะร้อนถึง 210,000 เคลวิน รองลงมาคือWR 142ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 200,000 เคลวิน ส่วนLMC195-1ซึ่งตั้งอยู่ในเมฆแมเจลแลนใหญ่น่าจะมีอุณหภูมิใกล้เคียงกัน แต่ในขณะนี้ยังไม่ทราบอุณหภูมิที่แน่ชัด

HD 45166ได้รับการอธิบายว่าเป็นดาวฤกษ์มวลมากที่มีสนามแม่เหล็กมากที่สุดเท่าที่รู้จัก และเป็นดาว Wolf-Rayet ที่มีสนามแม่เหล็กดวงแรกที่รู้จัก[ 104 ]
เนบิวลาเคราะห์เพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่มีดาวฤกษ์ใจกลางประเภท WR แต่เนบิวลาเคราะห์ที่มีชื่อเสียงจำนวนมากก็มีดาวฤกษ์ใจกลางประเภทนี้
| เนบิวลาดาวเคราะห์ | ประเภทดาวกลาง |
|---|---|
| NGC 2452 | [WO1] |
| NGC 2867 | [WO2] |
| NGC 5189 (เนบิวลาดาวเคราะห์เกลียว) | [WO1] |
| NGC 2371-2 | [WO1] |
| NGC 5315 | [WO4] |
| เอ็นจีซี 40 | [WC8] |
| NGC 7026 | [WO3] |
| NGC 1501 | [WO4] |
| NGC 6751 | [WO4] |
| NGC 6369 (เนบิวลาผีเล็ก) | [WO3] |
| MyCn18 (เนบิวลานาฬิกาทราย) | [WC]– PG1159 |
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- Tuthill, Peter G.; Monnier, John D.; Danchi, William C.; Turner, Nils H. (24–28 มิถุนายน 2545). "การถ่ายภาพอินฟราเรดใกล้ความละเอียดสูงของสภาพแวดล้อม WCd(+OB): กังหัน". ใน van der Hucht, KA; Herrero, A.; Esteban, C. (บรรณาธิการ). การเดินทางของดาวฤกษ์มวลมาก: จากลำดับหลักสู่ซูเปอร์โนวา . การประชุมวิชาการครั้งที่ 212 ของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล . เล่มที่ 212. Costa Teguise, Lanzarote, หมู่เกาะคานารี (ตีพิมพ์ปี 2546). หน้า 121. Bibcode : 2003IAUS..212..121T .
- Monnier, JD; Tuthill, PG; Danchi, WC (1999). "เนบิวลากังหันรอบ WR 98[CLC]a[/CLC]". The Astrophysical Journal . 525 (2): L97– L100. arXiv : astro-ph/9909282 . Bibcode : 1999ApJ...525L..97M . doi : 10.1086/312352 . PMID 10525463 . S2CID 2811347 .
- Dougherty, SM; Beasley, AJ; Claussen, MJ; Zauderer, BA; Bolingbroke, NJ (2005). "การสังเกตการณ์ทางวิทยุความละเอียดสูงของระบบดาวคู่ลมปะทะ WR 140" The Astrophysical Journal . 623 (1): 447– 459. arXiv : astro-ph/0501391 . Bibcode : 2005ApJ...623..447D . doi : 10.1086/428494 . S2CID 17035675 .
ลิงก์ภายนอก
- เรื่องราวสุดพลิกผันของวูล์ฟ-เรย์เยต 104
- หน้าเว็บของ Perry Berlind เกี่ยวกับการจำแนกประเภทสเปกตรัมของปลาวูล์ฟ-เรย์เยต
- แคตตาล็อกออนไลน์ของดาวฤกษ์วูล์ฟ-เรย์เยตในกาแล็กซี
- ดวงดาวขนาดใหญ่ไม่ตายอย่างโดดเดี่ยว (นาซา) เก็บถาวรเมื่อ 30 ตุลาคม 2013 ที่Wayback Machine
- กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลสังเกตการณ์ Nasty 1