Почему массивные быстро вращающиеся звезды движутся в синем направлении от главной последовательности нулевого возраста (ZAMS)?

Эволюция в сторону синего является простым следствием отношений гомологии для эволюции главной последовательности.

Если звезда вращается очень быстро, то это вызывает сильное перемешивание недр, так что звезду можно считать химически однородной. По мере горения водорода на главной последовательности вся звезда постепенно превращается в гелий с последующим увеличением средней молекулярной массы.$\mu$.

Следовательно, эволюцию можно представить как последовательность моделей с одинаковой массой, но возрастающей.$\mu$.

Эволюция светимости

$$L \propto \mu^{7.5} M^{5.5} R^{-0.5}\ .$$ Сильный$\mu$зависимость возникает из-за сильной зависимости непрозрачности от$\mu$для звезд в лучистом равновесии.

С другой стороны, радиус слабо зависит от$\mu$. Это связано с тем, что центральная температура зависит от$\mu M/R$(из гидростатического равновесия), но сильная температурная зависимость цикла CNO означает, что центральная температура почти не увеличивается по мере продолжения горения. Как результат

$$R \propto \mu^{2/3} M^{4/5}\ .$$

Если принять черное тело, то$T_{\rm eff}\propto L^{1/4}R^{-1/2}$и поэтому

$$T_{\rm eff}\propto \mu^{1.54} M^{0.98} R^{-0.12}\ .$$

Если мы начнем с 10% He по количеству, то$\mu=0.56$. Но если мы закончим на 80% He, то$\mu=1.2$.

На первый взгляд, это может более чем удвоить температуру поверхности во время эволюции главной последовательности. Эффект будет смягчен потерей массы и непропорциональным влиянием на непрозрачность, вызванным присутствием любых металлов (это не звезды с нулевой металличностью).