Звездное скопление - Star cluster

Мессье 92, а шаровое скопление в Созвездие Геркулеса

Звездные скопления большие группы звезды. Можно выделить два типа звездных скоплений: шаровые скопления плотные группы от сотен до миллионов старых звезд, которые гравитационно связаны, в то время как открытые кластеры представляют собой группы звезд с более рыхлым скоплением, обычно состоящие менее чем из нескольких сотен членов и часто очень молодые. Открытые скопления со временем разрушаются гравитационным влиянием гигантские молекулярные облака как они движутся через Галактика, но члены скопления будут продолжать двигаться в основном в том же направлении через пространство, даже если они больше не связаны гравитацией; тогда они известны как звездная ассоциация, иногда также называемый движущаяся группа.

Звездные скопления, видимые невооруженным глазом, включают Плеяды, Гиады, и 47 Тукан.

Шаровое скопление

Основная статья: Шаровое скопление
Шаровое скопление Мессье 15 сфотографирован HST

Шаровые скопления представляют собой примерно сферические группы от 10 000 до нескольких миллионов звезд, упакованные в области от 10 до 30 световых лет через. Обычно они состоят из очень старых Население II звезды - всего на несколько сотен миллионов лет моложе самой Вселенной - которые в основном желто-красные, с массой меньше двух солнечные массы.[1] Такие звезды преобладают в скоплениях, потому что более горячие и массивные звезды взрываются как сверхновые, или эволюционировал через планетарная туманность этапы завершатся как белые карлики. И все же несколько редких голубых звезд существуют в шаровиках, которые, как считается, образовались в результате слияния звезд в их плотных внутренних областях; эти звезды известны как синие отставшие.

В нашей Галактике шаровые скопления распределены примерно сферически в галактическое гало, вокруг Галактический Центр, вращаясь вокруг центра по сильно эллиптическому орбиты. В 1917 году астроном Харлоу Шепли сделал первую надежную оценку расстояния Солнца от центра Галактики на основе распределения шаровых скоплений.

До середины 1990-х шаровые скопления были причиной большой загадки в астрономии, поскольку теории звездная эволюция дал возраст самых старых членов шаровых скоплений, превышающий предполагаемый возраст Вселенной. Однако значительно улучшены измерения расстояний до шаровых скоплений с помощью Hipparcos спутниковые и все более точные измерения Постоянная Хаббла разрешил парадокс, дав возраст Вселенной около 13 миллиардов лет, а возраст самых старых звезд на несколько сотен миллионов лет меньше.

Наша Галактика насчитывает около 150 шаровых скоплений,[1] некоторые из них, возможно, были захвачены из небольших галактик, нарушенных Млечным путем, что, по-видимому, имеет место в случае шаровое скопление M79. Некоторые галактики намного богаче шаровидными объектами: гигантский эллиптическая галактика M87 содержит более тысячи.

Некоторые из самых ярких шаровых скоплений видны невооруженным глазом, с самым ярким, Омега Центавра, которая была известна с древности и внесена в каталог как звезда до телескопической эры. Самое яркое шаровое скопление в северном полушарии - это Мессье 13 в созвездии Геркулес.

Открытый кластер

Основная статья: Открытый кластер
В Плеяды, рассеянное скопление, в котором преобладают горячие голубые звезды, окруженное отражательной туманностью

Открытые скопления сильно отличаются от шаровых скоплений. В отличие от сферически распределенных шаровиков они приурочены к галактический самолет, и почти всегда находятся внутри спиральные рукава. Как правило, это молодые объекты возрастом до нескольких десятков миллионов лет, за редкими исключениями, возраст которых составляет несколько миллиардов лет, например Мессье 67 (ближайший и наиболее наблюдаемый старый открытый кластер), например.[2] Они образуют H II регионы такой как Туманность Ориона.

В рассеянных скоплениях обычно бывает до нескольких сотен членов в пределах области размером до 30 световых лет в поперечнике. Поскольку они гораздо менее плотно заселены, чем шаровые скопления, они гораздо менее тесно связаны гравитацией и со временем разрушаются под действием гравитации. гигантские молекулярные облака и другие кластеры. Близкие контакты между членами скопления также могут привести к выбросу звезд - процессу, известному как «испарение».

Наиболее заметными рассеянными скоплениями являются Плеяды и Гиады в Телец. В Двойной кластер из час +Чи Персей также может быть заметен под темным небом. В рассеянных скоплениях часто преобладают горячие молодые голубые звезды, потому что, хотя такие звезды недолговечны в звездном отношении, длятся всего несколько десятков миллионов лет, рассеянные скопления, как правило, рассеиваются до того, как эти звезды умирают.

Установление точных расстояний до рассеянных скоплений позволяет провести калибровку зависимости периода от светимости, показанной как Цефеиды переменные звезды, которые затем используются как стандартные свечи. Цефеиды светятся и могут использоваться для определения расстояний до удаленных галактик и скорости расширения Вселенной (Постоянная Хаббла ). Действительно, в открытом кластере NGC 7790 размещены три классические цефеиды которые имеют решающее значение для таких усилий.[3][4]

Встроенный кластер

Основная статья: Встроенный кластер
Встроенный кластер Trapezium можно увидеть на рентгеновский снимок свет, проникающий сквозь облако.
Звездное скопление NGC 3572 и его окрестности

Вложенные скопления - это группы очень молодых звезд, которые частично или полностью заключены в Межзвездная пыль или газ который часто недоступен для оптических наблюдений. Встроенные кластеры формируются в молекулярные облака, когда облака начинают сжиматься и сформировать звезды. В этих скоплениях часто происходит звездообразование, поэтому встроенные скопления могут быть домом для различных типов молодые звездные объекты включая протозвезды и звезды до главной последовательности. Примером встроенного кластера является Кластер трапеции в Туманность Ориона. В ρ Облако Змееносца (L1688) область ядра есть встроенный кластер.[5]

Фаза внедренного кластера может длиться несколько миллионов лет, после чего газ в облаке истощается в результате звездообразования или рассеивается через радиационное давление, звездные ветры и отток, или же взрывы сверхновых. Обычно менее 30% массы облака преобразуется в звезды до того, как облако рассеивается, но эта доля может быть выше в особенно плотных частях облака. С потерей массы в облаке энергия системы изменяется, что часто приводит к разрушению звездного скопления. Большинство молодых встроенных скоплений рассеиваются вскоре после окончания звездообразования.[6]

Обнаруженные в Галактике рассеянные скопления - это бывшие встроенные скопления, которые смогли пережить раннюю эволюцию скоплений. Однако почти все свободно плавающие звезды, включая солнце,[7] изначально родились во встроенных кластерах, которые распались.[6]

Супер звездное скопление

Основная статья: Супер звездное скопление

Суперзвездные скопления являются очень большими областями недавнего звездообразования и считаются предшественниками шаровых скоплений. Примеры включают Вестерлунд 1 в Млечном Пути.[8]

Промежуточные формы

В Мессье 68, составляющие ее звезды охватывают объем пространства диаметром более ста световых лет.

В 2005 году астрономы обнаружили новый тип звездного скопления в Галактике Андромеды, которое во многих отношениях очень похоже на шаровые скопления, хотя и менее плотно. Нет таких кластеров (также известных как протяженные шаровые скопления) известны в Млечном Пути. Трое обнаружены в Галактика Андромеды находятся M31WFS C1[9] M31WFS C2, и M31WFS C3.

Эти недавно обнаруженные звездные скопления содержат сотни тысяч звезд, такое же количество, что и шаровые скопления. Скопления также имеют общие характеристики с шаровыми скоплениями, например звездное население и металличность. От шаровых скоплений их отличает то, что они намного больше - несколько сотен световых лет в поперечнике - и в сотни раз менее плотны. Таким образом, расстояния между звездами намного больше. Скопления обладают промежуточными свойствами между шаровыми скоплениями и карликовые сфероидальные галактики.[10]

Как образуются эти скопления, пока неизвестно, но их образование вполне может быть связано с образованием шаровых скоплений. Почему у M31 есть такие скопления, а у Млечного Пути нет, пока не известно. Также неизвестно, содержит ли какая-либо другая галактика подобные скопления, но очень маловероятно, что M31 - единственная галактика с протяженными скоплениями.[10]

Другой тип кластера - это слабые пушинки которые пока были найдены только в линзовидные галактики подобно NGC 1023 и NGC 3384. Они характеризуются большим размером по сравнению с шаровыми скоплениями и кольцевым распределением вокруг центров родительских галактик. В последнем случае они кажутся старыми объектами.[11]

Астрономическое значение

Представление художника об экзопланете, вращающейся вокруг звезды в скоплении Мессье 67[12]

Звездные скопления важны во многих областях астрономии. Поскольку все звезды родились примерно в одно и то же время, различные свойства всех звезд в скоплении являются функцией только массы, и поэтому теории звездной эволюции основываются на наблюдениях открытых и шаровых скоплений.

Кластеры также являются важным шагом в определении шкала расстояний до вселенной. Некоторые из ближайших скоплений находятся достаточно близко, чтобы их расстояния можно было измерить с помощью параллакс. А Диаграмма Герцшпрунга – Рассела для этих кластеров, абсолютные значения которых известны на яркость ось. Затем, когда аналогичная диаграмма строится для кластера, расстояние до которого неизвестно, положение главная последовательность можно сравнить с первым кластером и оценить расстояние. Этот процесс известен как подгонка главной последовательности. Покраснение и звездное население необходимо учитывать при использовании этого метода.

Почти все звезды в галактическом поле, включая Солнце, изначально родились в регионах со встроенными скоплениями, которые распались. Это означает, что на свойства звезд и планетных систем могло повлиять раннее скопление среды. Это похоже на наш собственный Солнечная система, в котором химическое содержание указывает на эффекты сверхновой от соседней звезды в начале истории нашей Солнечной системы.

Звездное облако

Звездное Облако Щита с кластером Мессье 11 внизу слева

Технически это не звездные скопления, звездные облака представляют собой большие группы из множества звезд в пределах одного галактика, разбросанные на очень многие световые годы в космосе. Часто они содержат внутри себя звездные скопления. Звезды кажутся плотно упакованными, но обычно не являются частью какой-либо структуры.[13] В рамках Млечный Путь, звездные облака видны сквозь промежутки между пылевыми облаками Великая трещина, позволяя более детально рассмотреть наш конкретный угол обзора.[14] Звездные облака также были обнаружены в других близлежащих галактиках.[15] Примеры звездных облаков включают Большое Звездное Облако Стрельца, Малое Звездное Облако Стрельца, Скутум Звездное Облако, Лебедь Звездное Облако, Норма Звездное Облако, и NGC 206 в Галактика Андромеды.

Номенклатура

В 1979 г. Международный астрономический союз 17-я генеральная ассамблея рекомендовала, чтобы вновь обнаруженные звездные скопления, открытые или шаровидные, в Галактике имели обозначения, следующие за условным обозначением «Chhmm ± ddd», всегда начинающиеся с префикса C, куда час, м, и d представляют собой приблизительные координаты центра скопления в часах и минутах прямое восхождение, и степени склонение соответственно с ведущими нулями. Назначенное однажды обозначение не должно изменяться, даже если последующие измерения улучшат положение центра кластера.[16] Первое из таких обозначений было присвоено Gosta Lynga в 1982 г.[17][18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Роберт Динвидди; Уилл Гэйтер; Джайлз Воробей; Кэрол Стотт (2012). Путеводитель по природе: звезды и планеты. DK. С. 14, 134–137. ISBN  978-0-7566-9040-3.
  2. ^ Арчинал, Брент А., Хайнс, Стивен Дж. 2003. Звездные скопления, Виллманн-Белл, Ричмонд, Вирджиния
  3. ^ Sandage, Аллан (1958). Цефеиды в скоплениях галактик. I. CF Cass в NGC 7790., AJ, 128
  4. ^ Majaess, D .; Carraro, G .; Moni Bidin, C .; Bonatto, C .; Бердников, Л .; Балам, Д .; Мояно, М .; Gallo, L .; Тернер, Д .; Пер., Д .; Gieren, W .; Борисова, J .; Ковтюх, В .; Белецкий Ю. (2013). Якоря для шкалы космических расстояний: цефеиды U Sagittarii, CF Cassiopeiae и CEab Cassiopeiae, A&A, 260
  5. ^ Грин, Томас П.; Мейер, Майкл R (1995). "Инфракрасный спектроскопический обзор молодого звездного скопления rho Ophiuchi: массы и возрасты по диаграмме H-R". Астрофизический журнал. 450: 233. Bibcode:1995ApJ ... 450..233G. Дои:10.1086/176134.
  6. ^ а б Лада, Чарльз Дж .; Лада, Элизабет А. (2003). «Вложенные кластеры в молекулярные облака». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики. Ежегодные обзоры. 41 (1): 57–115. arXiv:Astro-ph / 0301540. Bibcode:2003ARA & A..41 ... 57L. Дои:10.1146 / annurev.astro.41.011802.094844. ISSN  0066-4146.
  7. ^ Gounelle, M .; Мейнет, Г. (27 августа 2012 г.). «Генеалогия Солнечной системы по вымершим короткоживущим радионуклидам в метеоритах». Астрономия и астрофизика. EDP ​​Sciences. 545: A4. arXiv:1208.5879. Bibcode:2012A и A ... 545A ... 4G. Дои:10.1051/0004-6361/201219031. ISSN  0004-6361.
  8. ^ «Молодой и экзотический звездный зоопарк: телескопы ESO обнаружили суперзвездное скопление в Млечном Пути». ESO. 2005-03-22. В архиве с оригинала на 2017-12-01. Получено 2017-11-27.
  9. ^ "@1592523". u-strasbg.fr. Получено 28 апреля 2018.
  10. ^ а б А. П. Хуксор; Н. Р. Танвир; М.Дж. Ирвин; Р. Ибата (2005). «Новое население протяженных светящихся звездных скоплений в гало M31». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 360 (3): 993–1006. arXiv:Astro-ph / 0412223. Bibcode:2005МНРАС.360.1007Н. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2005.09086.x.
  11. ^ А. Буркерт; Дж. Броди; С. Ларсен 3 (2005). «Слабые нечеткие пятна и образование линзовидных галактик». Астрофизический журнал. 628 (1): 231–235. arXiv:Astro-ph / 0504064. Bibcode:2005ApJ ... 628..231B. Дои:10.1086/430698.
  12. ^ "Первая планета обнаружена вокруг солнечного двойника в звездном скоплении". Пресс-релиз ESO. В архиве с оригинала на 2017-12-01. Получено 2017-11-27.
  13. ^ Патрик Мур (2005). Год наблюдателя: 366 ночей во Вселенной. Springer. п. 199. ISBN  1-85233-884-9.
  14. ^ Боб Кинг (13.07.2016). "Гребля по Темной реке Млечного Пути". skyandtelescope.org. Получено 2020-09-29.
  15. ^ Боб Кинг (2016-10-05). "Разрешение Андромеды - как увидеть звезды на расстоянии 2,5 миллиона световых лет". skyandtelescope.org. Получено 2020-09-20.
  16. ^ XVII Генеральная Ассамблея (PDF) (14–23 августа 1979 г.). Монреаль, Канада: Международный астрономический союз. Лето 1979 г. с. 13. В архиве (PDF) из оригинала 18 января 2015 г.. Получено 18 декабря 2014.
  17. ^ Лынга, Г. (октябрь 1982 г.). «Номера IAU для некоторых недавно обнаруженных скоплений». Bulletin d'Information du Centre de Données Stellaires. 23: 89. Bibcode:1982BICDS..23 ... 89L.
  18. ^ «Словарь номенклатуры небесных объектов». Симбад. Центр астрономических исследований Страсбурга. 1 декабря 2014 г. В архиве из оригинала 8 октября 2014 г.. Получено 21 декабря 2014.

внешняя ссылка