В сферическом звездном скоплении на удивление мало тяжелых элементов | Журнал "Вольт"
Сб. Окт 24th, 2020


Странное, недавно измеренное скопление звезд, вращающееся вокруг соседней галактики Андромеды, имеет самый низкий уровень тяжелых химических элементов, который когда-либо наблюдался в одном из этих таинственных звездных скоплений. Это шаровое скопление, получившее название RBC EXT8, также является удивительно массивным и бросает вызов теориям о том, как образуются такие скопления и некоторые галактики, сообщают астрономы в Интернете 15 октября в Наука.

«Это очень необычный объект», – говорит астрофизик Олег Гнедин из Мичиганского университета в Анн-Арборе, который не участвовал в новом открытии.

Шаровые скопления – это густые сферические скопления звезд, которые вращаются вокруг центра галактики, хотя большинство из них, включая RBC EXT8, живут на окраинах галактики. Скоплениям обычно миллиарды лет, поэтому их звезды имеют тенденцию быть химически нетронутыми, что означает, что они сформировались до того, как Вселенная успела создать большую часть любого из элементов тяжелее водорода или гелия, которые астрономы объединяют в кучу как «металлы».

Предыдущие наблюдения этих скоплений в Млечном Пути и других галактиках показали, что существует предел того, насколько низким может быть содержание металлов в шаровых скоплениях. Наиболее бедные металлами скопления были примерно в 300 раз менее богаты тяжелыми элементами, такими как железо, чем солнце, но не меньше.

Но спектры RBC EXT8, находящегося на расстоянии около 2,5 миллионов световых лет, показывают, что содержание металлов в скоплении примерно в 800 раз меньше, чем на Солнце. Шаровое скопление, которое ранее было рекордсменом по самой низкой «металличности», имеет в три раза больше.

«Было совершенно неожиданно, что мы нашли шаровое скопление с таким низким содержанием металлов», – говорит астроном Сорен Ларсен из Университета Радбауд в Неймегене, Нидерланды.

РБК EXT8
Более крупная нечеткая капля на врезке слева – это RBC EXT8, шаровое скопление, которое вращается на орбите примерно в 88 000 световых лет от центра галактики Андромеда (показано справа). Новое исследование показало, что в кластере на удивление мало тяжелых элементов для своего размера.© 2020 ESASky, CFHT

Более того, учитывая его низкий уровень содержания металлов, это скопление на удивление массивное, его вес примерно в 1,14 миллиона раз больше массы Солнца. (Шаровое скопление среднего веса составляет около 100 000 солнечных масс, но некоторые скопления достигают 3 миллионов солнечных масс. RBC EXT8 тяжелый, но не самый тяжелый.)

Эта масса делает скопление еще более трудным для объяснения, потому что в космосе, чем массивнее галактика или скопление, тем больше в нем обычно тяжелых элементов.

У этой тенденции есть несколько возможных объяснений, но одно из них заключается в том, что в более массивных галактиках или шаровых скоплениях больше звезд. Звезда объединяет тяжелые элементы в своем ядре и разбрасывает их вокруг своего родительского скопления или галактики по мере старения. Достаточно массивные звезды могут взорваться сверхновой, распространяя эти металлы, чтобы стать частью следующего поколения звезд (SN: 09.08.19). Таким образом, больше звезд означает больше возможностей для локального накопления металлов.

Более массивные объекты также обладают преимуществом гравитации, что позволяет им лучше удерживать металлы, которые у них есть, и оставаться сплоченной группой в течение миллиардов лет. Менее массивные шаровые скопления со временем растворяются в родительских галактиках.

Эти тенденции вместе могли бы объяснить очевидный «пол металличности» для шаровых скоплений – все менее массивные, более бедные металлами скопления распадались на протяжении эонов.

RBC EXT8 переворачивает эту расхожую мудрость с ног на голову. «Он слишком большой, чтобы иметь такую ​​низкую металличность», – говорит Гнедин. «Это загадка».

Астрономы не уверены, как в целом образуются шаровые скопления, но они, вероятно, растут внутри галактик, а не формируются за их пределами и втягиваются позже. Таким образом, скопления отражают характеристики своих галактик: небольшие галактики с низким содержанием металлов в конечном итоге образуют небольшие шаровые скопления с низким содержанием металлов, и наоборот. Но, судя по содержанию металлов в RBC EXT8, его галактическое место рождения будет меньше миллиона солнечных масс, то есть меньше, чем само шаровое скопление – что является парадоксом.

В результате скопление бросает вызов некоторым упрощенным моделям образования галактик. Но это не сломает их полностью, – говорит Гнедин. «Это одна цель, она не перевернет все», – говорит он. «Это просто заставляет нас, людей, работающих над этими проблемами, работать усерднее» и более открыто относиться к другим способам образования галактик.

Открытость и готовность к исследованиям, возможно, ответственны за новый вывод о металлах RBC EXT8. Ларсен и его коллеги заметили шаровое скопление в начале ночи наблюдений с помощью телескопа Кека на Гавайях в октябре 2019 года. «Это было действительно случайное открытие», – говорит он. У него был свободный час до того, как шаровые скопления в галактике M33, на которые его команда планировала наблюдать, поднялись над горизонтом, поэтому наблюдатели выбрали другое скопление «более или менее случайно», чтобы заполнить время.

«Сначала я не мог поверить в то, что выходило [in the observations] был прав », – говорит Ларсен. «Но я продолжал работать над этим, и оказалось, что это работает».



Source link

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *