Kids

eso1252ru — Научный релиз

Звезды раскрывают свой «секрет молодости»

19 декабря 2012 г.

Некоторые люди сохраняют отличную форму в 90 лет, а кто-то дряхлеет уже к пятидесяти. Мы знаем, что скорость, с которой человек стареет, только в общих чертах связана с его действительным возрастом, и может в большей степени зависеть от его образа жизни. Новое исследование, выполненное с 2.2-метровым телескопом MPG/ESO в обсерватории ESO Ла Силья и с Космическим Телескопом Хаббла NASA/ESA, показывает, что то же самое можно сказать и о звездных скоплениях.

Шаровые скопления – это сферические звездные коллективы, в которых звезды тесно связаны друг с другом силой их взаимного гравитационного притяжения. Это реликтовые остатки ранней стадии развития Вселенной, возраст которых достигает 12–13 миллиардов лет (Большой Взрыв произошел 13.7 миллиардов лет назад). В нашей Галактике Млечного Пути примерно 150 шаровых скоплений, в которых содержатся многие из старейших звезд Галактики.

Но несмотря на старость этих звезд и скоплений в целом, астрономы, наблюдавшие шаровые скопления с 2.2-метровым телескопом MPG/ESO и Космическим Телескопом Хаббла (NASA/ESA), обнаружили, что некоторые из них все еще «молоды сердцем». Эта работа будет опубликована в журнале «Nature» 20 декабря 2012 г.

Хотя все эти скопления сформировались миллиарды лет назад”, -- говорит Франческо Ферраро (Francesco Ferraro) из Болонского университета в Италии, руководитель группы, сделавшей это открытие,-- “мы задумались о том, не могут ли некоторые из них стареть быстрее или медленнее, чем другие. Изучая распределение голубых звезд определенного типа, который существует в скоплениях, мы обнаружили, что некоторые скопления на протяжении своей жизни действительно эволюционировали значительно быстрее. Мы разработали способ измерения скорости их старения”.

Звездное скопление образуется в течение сравнительно короткого промежутка времени, что означает, что все входящие в него звезды имеют примерно один и тот же возраст. Поскольку яркие звезды больших масс сжигают свои запасы горючего довольно быстро, а шаровые скопления очень стары, то внутри них, казалось бы, должны оставаться только маломассивные звезды.

Однако, в действительности все оказывается совсем не так: при определенных условиях звезды могут переживать новый прилив «жизненных сил», получая дополнительное топливо, которое добавляет им массы и существенно повышает их яркость. Это может происходить в случае слияния или столкновения двух соседних звезд. Такие «омоложенные» звезды называются «голубыми бродягами» [1]. Именно их большая масса и яркость являются ключевым моментом данного исследования .

По мере старения скопления более тяжелые звезды опускаются к его центру, как бы «выпадая в осадок». Из-за своих больших масс «голубые бродяги» как раз и участвуют в этом процессе, а их высокая яркость делает их сравнительно легко наблюдаемыми [2].

Чтобы лучше понять детали процесса старения скопления, исследователи нанесли на карты положения «голубых бродяг» в 21 шаровом скоплении, изображения которых были получены, в частности, с 2.2-м телескопом MPG/ESO и «Хабблом» [3]. Телескоп Хаббла обеспечил высокое разрешение изображений густонаселенных центральных областей 20 скоплений, а наземные изображения, полученные в более широких полях,  позволили изучить более разреженные внешние зоны скоплений.

Анализируя наблюдательные данные, астрономы обнаружили, что несколько скоплений выглядели молодыми: «голубые бродяги» были распределены по всему их объему. Более многочисленную группу образовали скопления, в которых «голубые бродяги» скучились вблизи их центров, что указывало на их старость. Скопления третьей группы находились в процессе старения: в них наблюдалась миграция звезд в направлении центра, причем она была тем сильнее, чем ближе звезды были расположены к центру скопления.

Так как все скопления сформировались примерно в одно и то же время, эти данные указывают на большие различия в скорости эволюции от скопления к скоплению”, -- сказала Барбара Ландзони (Barbara Lanzoni) из Болонского университета (Италия), соавтор исследования. “По нашему мнению, в случае быстро стареющих скоплений процесс «выпадения в осадок» должен закончиться в течение нескольких сотен миллионов лет, а у наиболее медленно развивающихся он может занять время, в несколько раз превосходящее современный возраст Вселенной”.

Так как самые тяжелые звезды скопления постепенно оседают в его центре, в скоплении в конце концов развивается явление, называемое коллапсом ядра – плотность вещества в центре скопления становится очень большой. Процессы, ведущие к коллапсу ядра, довольно хорошо изучены и так или иначе связаны с количеством, плотностью и скоростью движения звезд в центре скопления [4]. Однако, скорость, с которой происходит коллапс ядра в скоплениях, до сих пор оставалась неизвестной [5]. Данная работа предоставляет первое эмпирическое свидетельство скорости старения различных шаровых скоплений.

Примечания

[1] «Голубые бродяги» (blue stragglers) называются так из-за своего голубого цвета, и потому, что их эволюция отстает от развития их соседей. (Примечание переводчика: устоявшийся русский термин не вполне адекватно передает смысл оригинального английского выражения. “Straggler” означает «оторвавшийся от строя», «отставший от воинской части»,  «отбившийся от стада». Поэтому, может быть, удачнее был бы термин «голубые дезертиры» или «отщепенцы», хотя, конечно, «голубые бродяги» звучит гораздо красивее).

[2] «Голубые бродяги» являются по меркам шаровых скоплений одновременно относительно яркими и массивными, но это не значит, что они единственные яркие или массивные звезды в этих скоплениях. Красные гиганты ярче них, но их массы значительно ниже, и поэтому они не «выпадают в осадок». От «голубых бродяг» их легко отличить по цвету. С другой стороны, нейтронные звезды, исключительно плотные ядра звезд, значительно более массивных, чем Солнце, и взорвавшихся несколько миллиардов лет назад в раннюю эпоху шаровых скоплений, имеют массы того же порядка, что и «голубые бродяги», и тоже подвержены процессу «выпадения в осадок», но их невероятно трудно наблюдать и поэтому они не являются предметом данного исследования. Только «голубые бродяги» сочетают большую массу с высокой яркостью.

[3] Из 21 скопления, изученного в данной работе, 20 наблюдались с Космическим Телескопом Хаббла, 12 – с 2.2-метровым телескопом MPG/ESO, 8 с Канадско-Франко-Гавайским телескопом и одно с телескопом «Субару» (NAOJ).

[4] Количество и плотность звезд в скоплении определяются относительно легко, чего нельзя сказать об их скоростях. Поэтому предшествующие работы по эволюции шаровых скоплений базировались на теоретических моделях, а не на эмпирических данных.

[5] Эта скорость сложным образом зависит от количества звезд, их плотности и их скоростей в скоплении. Первые два параметра относительно легко определить, в отличие от третьего. По этой причине предшествующие оценки скорости динамического старения шарового скопления основывались только на теоретических аргументах, тогда как новый метод позволяет производить измерения полностью эмпирически.

Узнать больше

Исследование представлено в статье “Dynamical age differences amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers“, F. R. Ferraro et al., которая будет напечатана в журнале «Nature» 20 декабря 2012 г.

Состав группы: F. R. Ferraro (University of Bologna, Italy), B. Lanzoni (University of Bologna), E. Dalessandro (University of Bologna), G. Beccari (ESO, Garching, Germany), M. Pasquato (University of Bologna), P. Miocchi (University of Bologna), R. T. Rood (University of Virginia, Charlottesville, USA), S. Sigurdsson (Pennsylvania State University, USA), A. Sills (McMaster University, Hamilton, Canada), E. Vesperini (Indiana University, Bloomington, USA), M. Mapelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), R. Contreras (University of Bologna), N. Sanna (University of Bologna), A. Mucciarelli (University of Bologna).

Работа является частью проекта Cosmic-Lab (www.cosmic-lab.eu), финансируемого ERC (Европейским Советом по научным исследованиям) общей суммой € 1.8 млн за 5 лет. ERC учрежден в 2007 г. Европейским Союзом и ставит своей целью стимулировать передовые научные исследования в Европе, поощряя соревнование за получение финансирования между лучшими, наиболее талантливыми исследователями любой национальности и возраста. Со времени своего образования ERC профинансировал более 2 500 исследователей и их передовых исследовательских проектов по всей Европе. Деятельность ERC построена в соответствии с подходом, ориентированным на нужды исследователей, по принципу «снизу вверх», что позволяет ученым самим находить новые возможности во всех областях исследований («Физические науки и техника», «Науки о жизни», «Общественные и гуманитарные науки»). ERC также сделался полем соревнования национальных систем организации научных исследований. Он дополняет существующие схемы финансирования на национальных и общеевропейском уровнях. ERC является новейшим компонентом Седьмой Программы научных Исследований EU (Seventh Research Framework Programme) -- программы развития науки в Евросоюзе с общим бюджетом в €7.5 миллиардов на период с 2007 по 2013 гг. В минувшем году Еврокомиссия внесла предложение о существенном увеличении бюджета ERC на период с 2014 по 2020 годы в рамках новой программы развития науки 'Horizon 2020'. Структурно ERC состоит из Исполнительного агентства (Executive Agency) и Научного Совета (Scientific Council); последний составлен из 22 ведущих ученых и определяет научную стратегию ERC. Главой ERC является президент -- проф. Хельга Новотны (Prof. Helga Nowotny); Научный Совет в Брюсселе представляет его Генеральный Секретарь проф. Дональд Дингвелл (Prof. Donald Dingwell). Исполнительным агентством ERC руководит врио Директора Пабло Амор (Pablo Amor).

В 2012 году исполнилось 50 лет со дня основания Европейской Южной Обсерватории (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущей межгосударственной астрономической организации Европы и самой продуктивной астрономической обсерватории в мире. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чешская Республика, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – величайшем астрономическом проекте в истории. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Francesco Ferraro
University of Bologna
Italy
Телефон: +39 051 209 5774
Email: francesco.ferraro3@unibo.it

Barbara Lanzoni
University of Bologna
Italy
Телефон: +39 051 209 5792
Email: barbara.lanzoni3@unibo.it

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Oli Usher
Hubble/ESA
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6855
Email: ousher@eso.org

Перевод пресс-релиза ESO eso1252.

О релизе

Релиз №:eso1252ru
Название:NGC 6388
Тип:• Milky Way : Star : Grouping : Cluster : Globular
Facility:Hubble Space Telescope,MPG/ESO 2.2-metre telescope
Science data:2012Natur.492..393F

Изображения

Шаровое скопление NGC 6388 (изображение получено в ESO)
Шаровое скопление NGC 6388 (изображение получено в ESO)
Шаровое скопление NGC 6388 (изображение получено Космическим Телескопом Хаббла NASA/ESA)
Шаровое скопление NGC 6388 (изображение получено Космическим Телескопом Хаббла NASA/ESA)
NGC 6388: вид с Земли и из космоса
NGC 6388: вид с Земли и из космоса
Шаровые скопления: изображения, полученные с Космическим телескопом и с Земли
Шаровые скопления: изображения, полученные с Космическим телескопом и с Земли

Видео

Эволюция шаровых скоплений
Эволюция шаровых скоплений

Также смотрите наши