Главная Статьи Секрет звездной молодости

Секрет звездной молодости

Широкоугольное изображение 2.2-метрового телескопа (eso.org)
Широкоугольное изображение 2.2-метрового телескопа (eso.org)

Старение звезды в чем-то сродни человеческому. Человек может находиться в отличной форме в девяносто лет, а может одряхлеть в пятьдесят. Безусловно, возраст играет важнейшую роль, но образ жизни и врожденное здоровье человека здесь не менее важны. Примерно также обстоит дело с шаровыми звездными скоплениями, которые наблюдались с помощью 2.2-метрового телескопа Европейской южной обсерватории, Хаббла, Субару и Канадско-Франко-Гавайским телескопа. При этом всего было изучено 21 скопление, из них на долю каждого указанного телескопа пришлось соответственно 12, 20, 1 и 8 штук. Как видно из этого распределения, Хаббл использовался для наблюдения почти каждого скопления. Это вызвано тем, что ему доступно очень высокое разрешение и качество изображения, ведь он находится в космосе. Поэтому Хаббл оказался незаменим при детальном изучении центральных, густонаселенных областей скоплений, где звезды сияют почти единым светом. Наземные же телескопы, неспособные добиться такого же разрешения, намного лучше справляются с задачами получения широкоугольных снимков, за счет чего можно исследовать внешние области скоплений, где звезд меньше.

Относительно шаровых скоплений есть одна особенность – среди них нет молодых представителей. Все такие скопления образовались очень давно, примерно 12-13 миллиардов лет. Фактически, в шаровые скопления попадали представители первых поколений звезд, зажегшихся после Большого взрыва во Вселенной, уже обогащенной тяжелыми элементами благодаря взрывам живших недолго самых первых гигантских звезд. В Млечном пути шаровых звездных скоплений около 150, и именно в них содержатся наиболее почтенные представители звездного семейства.

Однако, несмотря на самый значительный возраст этих звезд, наблюдение их с помощью пары телескопов показало, что некоторые из них выглядят очень молодо. «Несмотря на то, что эти скопления образовались миллиарды лет назад примерно в одно и то же время, мы задались вопросом, не могут ли некоторые их звезды стареть быстрее или медленнее, чем другие, – говорит Франческо Ферраро, сотрудник Болонского университета, руководитель группы, сделавшей это открытие. – Изучая распределение голубых звезд определенного типа, который существует именно в этих скоплениях, мы определили, что некоторые скопления на протяжении своей жизни действительно эволюционировали значительно быстрее. Мы также разработали методику оценки скорости их старения».

Сравнение широкоугольных и центральных снимков (eso.org)
Сравнение широкоугольных и центральных снимков (eso.org)
Звездные скопления формировались примерно в одно время и довольно быстро, так что их звезды заведомо имеют один возраст. Кроме того, в шаровых скоплениях стоит ожидать наличия только небольших светил, так как чем больше звезда, тем быстрее она расходует свой запас топлива. В результате все крупные представители шарового скопления не должны доживать до наших дней. Однако в обсуждаемом исследовании центральное место занимают отклонения от этого правила. В шаровых скоплениях нашей галактики были обнаружены крупные голубые звезды. Оказывается, иногда такой гигант, не желая смириться со старением и смертью, может найти источник омоложения. Фактически, все, что для этого нужно сделать – получить новые запасы топлива, которые можно будет продолжить сжигать. Естественным источником звездного топлива являются другие звезды, и при смешении голубого гиганта и другой звезды появляется голубая звезда, заметно отстающая в своем развитии от соседей. Имея увеличенный запас топлива, такая голубая звезда может либо казаться более молодой, чем ее коллеги, которым не посчастливилось поживиться небольшой звездой, либо и вовсе пребывать в одиночестве, так как другие представители семейства давно выгорели.

Эти голубые долгожители – самые удобные в наблюдении звезды скопления, так как их можно изучать не по одному, а целыми группами. Из-за своей большой массы со временем гиганты собираются в центре скопления. При этом из-за больших размера и массы они также имеют высокую яркость. Выходит, в центре скопления сосредоточены наиболее яркие звезды и плотность их высока, так что и сам центр наиболее ярок. При этом только сочетание двух свойств – яркости и массы – делает их самыми удобными. Ведь в скоплениях есть и красные гиганты, яркость которых больше, но из-за низкой массы эти звезды не стремятся к центре скопления и разрознены. По массе же с голубыми гигантами могут потягаться нейтронные звезды. Это в основном останки все тех же крупных голубых звезд, но которым не посчастливилось одолжить лишнего топлива у меньших собратьев. Как результат, нейтронные звезды собираются в центре скопления вместе с голубыми гигантами, но так в них прекратились термоядерные реакции, излучение их очень слабо и наблюдать его намного труднее. Как результат, при изучении скопления первой целью становятся голубые гиганты.

Центр скопления на снимке Хаббла (eso.org)
Центр скопления на снимке Хаббла (eso.org)

Эволюция 21 изученного скопления оказалась различной от представителя к представителю. Несколько скоплений не только содержали псевдо-молодые звезды, но и сами полностью выглядели очень молодо, так как в них голубые гиганты оказались распределенными по всему объему. Однако скопления, в которых голубые гиганты сгрудились в центре, преобладали в выборке. Замечена была и промежуточная группа – скопления, в которых в настоящее время происходит дифференциация звезд.

«Так как все скопления образовались примерно в одно и то же время, эти данные указывают на большие различия в скорости эволюции от скопления к скоплению, – говорит Барбара Ландзони, также сотрудница Болонского университета. – Мы считаем, что в случае быстро стареющих скоплений процесс группирования гигантов в центре должен закончиться в течение нескольких сотен миллионов лет, тогда как у наиболее медленно развивающихся он может занять время, в несколько раз превосходящее текущий возраст Вселенной».

Постепенное сгущение звезд в центре скопления носит название коллапса ядра. Плотность материи в центре шарового скопления становится очень высокой, и изучение скорости, с которой протекает этот процесс, было основной целью исследования. Она зависит от количества звезд в центре и их линейных скоростей, и если первое определяется легко, то второе – нет, и в результате было доступно только моделирование процесса. Наблюдение же за старением скоплений и поведением их голубых гигантов позволяет расширить область исследования, в которой возможно подтверждение теории наблюдениями.


Читайте также в статьях:
В нашей галактике обнаружена пара черных дыр внутри звездного скопления.Пара малышей
В нашей галактике обнаружена пара черных дыр внутри звездного скопления.

Давно известное звездное скопление может помочь в изучении звезд и поиске экзопланет.Старый помощник
Давно известное звездное скопление может помочь в изучении звезд и поиске экзопланет.

Астрономы нашли в нашей галактике скопление, содержащее множество гигантских звезд.Скопление массивных звезд
Астрономы нашли в нашей галактике скопление, содержащее множество гигантских звезд.

Читайте также в новостях:
15-11-2012
Часть туманности Ориона оказалась отдельным скоплением.
01-11-2012
Некоторые голубые гиганты существуют намного дольше, чем им положено.
05-09-2012
Одна звезда скопления Месье 4 хранит секрет вечной молодости.