7.3K
Наблюдая за «голубыми приблудными» звездами в Большом Магеллановом Облаке, итальянские астрофизики нашли ключ к более чем 30-летней головоломке: почему все молодые звездные скопления в спутнике Млечного Пути обладают компактными ядрами, в то время как старые содержат ядра как малых, так и больших размеров. Оказалось, что наблюдаемое разнообразие размеров определяется вполне естественной внутренней динамической эволюцией кластеров и не связано с гравитационным воздействием популяций двойных черных дыр, как считалось ранее. Результаты исследования представлены в журнале Nature Astronomy.
«Мы продемонстрировали, что разные размеры старых звездных скоплений обусловлены различными уровнями «динамического старения»: они имеют разную физическую форму, несмотря на то, что родились в одно и то же космическое время. Это первый раз, когда эффект динамической эволюции измеряется в кластерах Большого Магелланова Облака», – рассказывает Франческо Ферраро, ведущий автор исследования из Болонского университета (Италия).
Шаровые звездные скопления представляют собой мегаполисы, в которых проживают сотни тысяч светил. В этих «живых» системах взаимные гравитационные взаимодействия между звездами со временем меняют их структуру в ходе «динамической эволюции». В таких преобразованиях более массивные светила постепенно опускаются к центральной области, в то время как некоторые из «легких» вырываются из кластера. Это приводит к постепенному сокращению самой внутренней области скопления, то есть его ядра, при этом скорость процесса зависит от начальных условий внутри и вблизи системы. Таким образом, кластеры с одинаковым возрастом могут сильно различаться по внешнему виду и форме из-за их различного «динамического возраста».
Большое Магелланово Облако, расположенное на расстоянии около 160 тысяч световых лет от Земли, является спутником Млечного Пути, в котором проживают звездные скопления, охватывающие широкий диапазон возрастов. Этим оно отличается от нашей Галактики, содержащей кластеры возрастом от 10 миллиардов лет и старше.
«Распределение размера в зависимости от возраста, наблюдаемое для звездных скоплений в нашей соседке, очень озадачивает, поскольку молодые кластеры компактны, а самые старые системы имеют как малые, так и большие размеры», – отмечает Франческо Ферраро.
Ранее уже было выявлено, что все звездные скопления, в том числе в Большом Магеллановом Облаке, содержат особый класс звезд, называемый «голубыми отставшими». Они образуются в результате либо столкновения двух светил, либо в ходе «воровства» вещества большим членом двойной системы у своего компаньона. Будучи более массивными, чем другие светила в кластере, эти «голубые приблудные» постепенно движутся к центру скопления. Таким образом, они оказываются отличными «гравитационными» маяками, позволяющими исследовать уровень внутренней динамической эволюции системы.
Именно за такими мигрантами в пяти старых звездных скоплениях с разными размерами ядер и наблюдал Франческо Ферраро со своей командой. В итоге астрофизикам удалось ранжировать эти кластеры с точки зрения уровня динамической эволюции, которого они достигли на данный момент.
«Наши результаты показывают новый и ценный способ чтения наблюдаемых моделей звездных скоплений Большого Магелланова Облака, открывая новые перспективы для понимания истории их формирования», – добавил Эмануэле Далессандро, соавтор исследования из Болонского университета.
Еще одним результатом исследования является вывод, что отсутствие молодых кластеров с большими ядрами в спутнике Млечного Пути, если они в принципе формируются, связано с их разрушением гравитационными взаимодействиями внутри Большого Магелланова Облака.
«Как это часто бывает, ответ на старый вопрос поднимает новый и более фундаментальный: почему в последние 3 миллиарда лет в Большом Магеллановом Облаке образуются кластеры только с относительно малой массой?» – заключает Франческо Ферраро.