Шаровые и рассеяные звездные скопления

Звездные скопления и ассоциации

План:

• 1 История
• 2 Значение звездных скоплений для астрономии
• 3 Виды звездных скоплений

• 3.1 Шаровые скопления 3.2 Рассеянные скопления
• 3.1 Шаровые скопления
• 3.2 Рассеянные скопления
• 4 Звездные ассоциации
• 5 Материалы по теме
• 6 Новые открытия

Глубокий снимок Плеяд

Slide title

С самых древних времен человек обращал свой взор к небесам, где сияли недоступные, но манящие своей неповторимой красотой бесчисленные звездные скопления. Рисунки звезд, которые видели древние жители Земли складывались в различные причудливые картины, которым присваивались звучные эпические имена. Туманность Андромеды, созвездие Кассиопеи, Большая Медведица и Гидра – это только малая часть названий, позволяющих судить о том, какие ассоциации вызывали сверкающие на темном полотне небосклона далекие удивительные светила. Считалось, что судьбы людей неразрывно связаны с взаиморасположением звезд, которые способны принести рожденному под ними как богатство, счастье и удачу, так и горечь, беды и разочарования.

Звездное скопление Мессье 7, снимок ESO

С развитием цивилизации мистико-поэтические представления о строении небесного свода существенно видоизменились и систематизировались, приобретя гораздо более рациональные очертания, но исторические звучные названия сохранились. Оказалось, что кажущиеся близкорасположенными звезды могут в реальности находиться далеко друг от друга и наоборот. Поэтому возникла необходимость создать звездную иерархию, соответствующую современным представлениям о мироздании. Так, в астрономической классификации появился термин «звездные скопления», объединяющий группу звезд, движущихся в своей галактике как одно целое.

Звездное скопление NGC 3293

Эти образования чрезвычайно интересны тем, что входящие в них светила, были образованы примерно одновременно и располагаются по космическим меркам на одном расстоянии от земного наблюдателя, что дает дополнительные возможности, позволяя сравнивать излучение от различных источников одного скопления без соответствующих поправок. Сигналы, поступающие от них, искажаются одинаково, что существенно облегчает работу астрофизиков, изучающих структуру и эволюцию звездных систем и Вселенной в целом, принципы формирования галактик, процессы звездообразования и их разрушения, а также многое другое.

Хаббл о звездных скоплениях

Звездные скопления принято делить на две большие группы: шаровые и рассеянные. Но время от времени эту классификацию пытаются дополнить, так как далеко не все выявляемые космические образования строго подходят под ту или иную категорию. Звёздное скопление  — это группа звёзд, расположенных в про­странстве недалеко друг от друга, связанных общим происхождени­ем и взаимным тяготением. Все входящие в скопление звёзды находятся от нас на одном рас­стоянии (с точностью до размеров скопления) и имеют примерно оди­наковый возраст и химический состав. В то же время они находятся на разных стадиях эволюции (определяется начальной массой каждой звезды), что делает их удобным объектом для проверки теорий проис­хождения и эволюции звёзд.

Шаровые скопления

Шаровые скопления, а их в некоторых галактиках насчитывается более десяти тысяч, – это старые даже по вселенским меркам образования, имеющие возраст свыше 10 миллиардов лет. Являясь, скорее всего, ровесниками Вселенной они могут многое рассказать ученым, сумевшим прочитать излучаемую ими информацию. Эти скопления имеют форму, близкую к сфере или эллипсоиду, и состоят из десятков тысяч звезд различной размерности – от древних красных карликов до молодых голубых гигантов, зарождающихся в самом скоплении при столкновениях населяющих его звезд.  имеют правильную сферическую или несколько сплюснутую форму. В настоящее время известно около 150 шаровых скоплений в галактике. Они насчитывают в своём соста­ве от десятков тысяч до миллионов звёзд. В шаровых скоплениях от­сутствуют массивные звёзды главной последовательности. Это свиде­тельствует о значительном возрасте шаровых скоплений (10—12 мил­лиардов лет, т. е. они формировались одновременно с образованием самой галактики) — за такое время запасы водорода исчерпываются у звёзд с массой, близкой к солнечной, и они покидают главную после­довательность, образуя ветвь субгигантов и гигантов. Поэтому в ша­ровых скоплениях самыми яркими звёздами являются красные ги­ганты.

Примером шарового скопления может служить звёздное скопле­ние, расположенное в созвездии Геркулеса. Диаметр этого скопления 36 световых лет, оно содержит около миллиона звёзд.

Два самых ярких шаровых скопления — ω Центавра и 47 Ту­кана — хорошо видны невооружённым глазом в южных странах, а в средних широтах Северного полушария для невооружённого глаза доступны скопления в созвездиях Стрельца и Геркулеса.

47 Тукана, Шаровое скопление Омега Центавра, NGC 5139, Шаровое скопление М15, снимок телескопа Хаббл, Шаровое скопление M13 в Геркулесе, Шаровое звездное скопление Terzan 1, Одно из ярчайших шаровых скоплений - М13, Мессье 54, Звездное скопление M15, Детализированный снимок NGC 2419 - шарового скопления в созвездии Рысь, Palomar 2 - слабое шаровое звездное скопление в созвездии Возничего, NGC 6388 — шаровое скопление в созвездии Скорпион, M53 - шаровое скопление в созвездии Волос Вероники, Широкоугольный снимок звездного скопления М4

Рассеянные скопления

Рассеянные скопления гораздо моложе шаровых – возраст таких звездных конгломератов обычно оценивается в сотни миллионов лет. Обнаружить их можно только в галактиках спиральной или неправильной формы, которые склонны к продолжению процессов звездообразования, в отличие, например, от эллиптических. Рассеянные скопления значительно беднее звездами, чем шаровые, зато при их наблюдении можно разглядеть каждое светило в отдельности, так как они расположены на значительном расстоянии друг от друга и не сливаются на общем небосводе. имеют неправильную форму и со­держат относительно немного звёзд — от нескольких десятков до не­скольких тысяч. Самым известным рассеянным скоплением являются Плеяды, видимые в созвездии Тельца. В нём 120 звёзд, расстояние до него 410 световых лет.

Известно более 1200 рассеянных звёздных скоплений. Они распре­делены по небесной сфере неравномерно, но, в отличие от шаровых скоплений, практически все скопления этого типа видны вблизи Млечного Пути. Как правило, скопления состоят из относительно плотного ядра и более разреженной короны. В рассеянные скопления входят звёзды разного типа: в них встречаются голубые и красные сверхгиганты, гиганты и др.

M7, Скопление NGC 2244, Рассеянное скопление NGC 2244 внутри туманности Розетка, Звездное скопление Ас-Суфи или астеризм Вешалка, Звездное скопление Westerlund 1, Звездное скопление IC1311, Звездное скопление «Дикие Утки», Trumpler 14 - молодое звездное скопление расположенное в туманности Киля, R136 — компактное звёздное скопление, которое находится в центре туманности «Тарантул», M44 или Ясли, Скопление NGC 3293

Двойное звездное скопление h и x Персея

Звездные ассоциации

По аналогии с политической и экономической сферами жизни небесные светила также способны создавать временные объединения, получившие в астрономии название «звездные ассоциации». Эти образования считаются самыми молодыми во Вселенной и имеют возраст не более десятков миллионов лет. Гравитационные связи в них очень слабы и недостаточны для длительного поддержания устойчивости системы, а потому они должны неминуемо распасться за довольно короткое время.

Считается, что ассоциации не могли возникнуть путем гравитационного захвата пролетающих мимо звезд, а значит, последние родились вместе с ней и имеют примерно такой же возраст. По сравнению со скоплениями численность «ассоциированных членов» не велико и измеряется десятками, а расстояние между ними составляет до нескольких сотен световых лет. С научной точки зрения открытие подобных новообразований подтверждает теорию продолжения во Вселенной процессов зарождения новых звезд, причем не поодиночке, а целыми группами.

Новые открытия

Шаровые скопления в гало галактики Андромеды

До последнего времени считалось, что шаровые скопления – самые старые звездные образования, которые ввиду возраста должны были утратить динамику внутренних вращательных движений и их можно рассматривать как простые системы. Однако в 2014 году исследователи из Института внеземной физики общества Макса Планка, возглавляемые Максимилианом Фабрициусом, в результате длительных наблюдений за 11 шаровыми скоплениями Млечного Пути установили, что их центральная часть продолжает вращаться.

Большинство современных теорий дать объяснение этому факту не в состоянии, а это означает, что если информация подтвердится, то возможны изменения как в теоретических аспектах знаний, так и в прикладных математических моделях, описывающих движение шаровых ассоциаций.

Как рождаются звездные скопления? Чем они отличаются, как расположены в пространстве нашей Галактики и каким образом определяют их возраст? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Алексей Расторгуев

Вопросы

• Что такое звёздное скопление?
• Назовите типы звёздных скоплений, приведите примеры каждого типа.
• Опишите шаровые и рассеянные звёздные скопления.
• Чем шаровые звёздные скопления отличаются от рассеянных?