8.1 Harakteristiki sharovyh skoplenii

Lekciya 8. Sharovye zvezdnye skopleniya

8.1 Harakteristiki sharovyh skoplenii

Sharovye zvezdnye skopleniya harakterizuyutsya sfericheskoi ili neskol'ko splyusnutoi formoi i chislom zvezd ot desyatkov tysyach do millionov. Sharovye skopleniya yavlyayutsya odnimi iz samyh drevnih nablyudaemyh ob'ektov s horosho opredelyaemymi vozrastami. Poetomu oni mogut dat' nizhnyuyu ocenku vozrasta Vselennoi i nesut informaciyu o rannih stadiyah evolyucii Galaktiki. Eti ob'ekty nablyudayutsya i v drugih galaktikah, vplot' do ochen' dalekih v skoplenii galaktik v Deve.

Tak kak sharovye skopleniya imeyut, iz-za udalennosti vseh etih ob'ektov ot Solnca, malye uglovye razmery, ih mozhno fotometrirovat' celikom, poluchaya integral'nye zvezdnye velichiny i pokazateli cveta. Samoe yarkoe na nebe sharovoe skoplenie ω Cen ≡ NGC 5139 imeet integral'nuyu vidimuyu zvezdnuyu velichinu V = +3^m.6 i absolyutnuyu integral'nuyu velichinu M_V ≈ -10^m. Odno iz samyh skromnyh po razmeram i chislu zvezd sharovyh skoplenii NGC 6366 imeet absolyutnuyu integral'nuyu zvezdnuyu velichinu M_V ≈ -5^m. Chastotnoe raspredelenie ocenok integral'nyh svetimostei - funkciya integral'noi svetimosti - sharovyh skoplenii nashei Galaktiki, postroennaya po sovremennym dannym, pokazana na ris. 8-1. Raspredelenie neskol'ko asimmetrichno i imeet modu (maksimum) okolo M_V ≈ -7^m. Etomu znacheniyu sootvetstvuet massa 2 ≈ 10⁵M_¤ . Ochen' pohozhe, chto nachal'naya funkciya svetimosti sharovyh skoplenii - raspredelenie po integral'nym absolyutnym zvezdnym velichinam s uchetom razrushivshihsya so vremenem skoplenii - yavlyaetsya universal'noi dlya mnogih, po krainei mere, blizkih galaktik. Poetomu postroenie chastotnogo raspredeleniya integral'nyh zvezdnyh velichin sharovyh skoplenii v drugih galaktikah - horoshii metod ocenki modulei rasstoyaniya do etih ob'ektov.

Inogda, chtoby oharakterizovat' sharovye skopleniya, ispol'zuyut integral'nye spektral'nye klassy, klassificiruya spektry ih integral'nogo izlucheniya kak spektry otdel'nyh zvezd. Pri etom okazyvaetsya, chto sharovye skopleniya imeyut spektral'nye klassy ot F2 do G4.

Tshatel'nye poiski etih ob'ektov priveli k tomu, chto v nastoyashee vremya naschityvaetsya 154 - 157 sharovyh skoplenii, prinadlezhashih nashei Galaktike. Neopredelennost' kolichestva sharovyh skoplenii vyzvana tem, chto neskol'ko dalekih skoplenii mogut okazat'sya starymi rasseyannymi skopleniyami, chto trebuet ih dopolnitel'nogo tshatel'nogo analiza. Ne otkryto, po-vidimomu, ne bolee desyatka sharovyh skoplenii, tak chto bol'shinstvo sharovyh skoplenii Galaktiki v nastoyashee vremya izvestny. Poslednie masshtabnye nablyudeniya v IK-oblasti (obzory 2MASS i GLIMPSE) privodyat k otkrytiyu novyh sharovyh skoplenii, tak chto ih chislo uvelichivaetsya v osnovnom za schet central'nyh oblastei Galaktiki.

Tak kak sharovye skopleniya nemnogochislenny, ih katalogi obnovlyayutsya dostatochno chasto. Odnim iz poslednih katalogov yavlyaetsya katalog Harrisa, vyshedshii v 1996g. Poslednyuyu ego elektronnuyu versiyu (2006g.) mozhno posmotret' na saite Strasburgskogo centra zvezdnyh dannyh. Fundamental'nye astrofizicheskie parametry i elementy galakticheskih orbit mnogih sharovyh skoplenii, vychislennye na osnove nablyudatel'nyh dannyh iz kataloga Harrisa i drugih publikacii, mozhno naiti v kataloge Borkovoi i Marsakova (2000).

Issledovanie sharovyh skoplenii yavlyaetsya bystro razvivayusheisya oblast'yu astronomii. Shirokoe primenenie PZS-priemnikov i nablyudeniya s kamerami kosmicheskogo teleskopa imeni Habbla v poslednie dva desyatiletiya rezko uvelichili dostupnyi issledovatelyam ob'em informacii ob etih ob'ektah. V chastnosti, s pomosh'yu teleskopa Habbla udalos' razlozhit' na zvezdy plotnye yadernye oblasti mnogih sharovyh skoplenii, chto nevozmozhno bylo sdelat' s teleskopami, raspolozhennymi na poverhnosti Zemli.

V 1927 godu Shepli i Soier vveli stavshuyu obsheprinyatoi sistemu klassifikacii sharovyh skoplenii, razbiv eti ob'ekty po stepeni vidimoi koncentracii zvezd k centru skopleniya na 12 klassov, oboznachaemyh rimskimi ciframi. Dlya etogo razbieniya byla ispol'zovana seriya snimkov, poluchennyh na odnom teleskope. K I klassu otneseny naibolee koncentrirovannye, a k XII - naimenee koncentrirovannye sistemy. Estestvenno, eta klassifikaciya neskol'ko zavisit ot masshtaba izobrazhenii i pronicayushei sily priborov.

Sharovye skopleniya otlichayutsya drug ot druga svoei formoi. Vidimaya forma harakterizuetsya elliptichnost'yu, v kachestve mery kotoroi prinimayut otnoshenie (a - b)/a gde a i b est' naibol'shii i naimen'shii diametry izobrazheniya skopleniya. Tak kak skopleniya ne imeyut chetkoi granicy, to v kachestve takih diametrov prinimayut diametry libo odnoi iz vneshnih izofot izobrazhenii skoplenii, libo diametry linii ravnoi plotnosti, opredelyaemoi iz zvezdnyh podschetov. Bol'shinstvo sharovyh skoplenii imeyut elliptichnosti ot 0.1 do 0.2. V Galaktike est' lish' odno skoplenie, NGC 6273, imeyushee elliptichnost' 0.4. Odnako, poskol'ku my nablyudaem proekcii skoplenii na nebesnuyu sferu, istinnye elliptichnosti mogut byt' neskol'ko bol'she nablyudaemyh. Elliptichnost', veroyatno, yavlyaetsya sledstviem vrasheniya skoplenii.

Zvezdnyi sostav sharovyh skoplenii otlichaetsya ot zvezdnogo sostava rasseyannyh skoplenii. Razlichie eto ob'yasnyaetsya prezhde vsego bol'shimi vozrastami sharovyh skoplenii. V chastnosti, dlya sharovyh skoplenii harakterny opredelennye tipy peremennyh zvezd. Vsego v nastoyashee vremya v sharovyh skopleniyah Galaktiki otkryto okolo treh tysyach peremennyh. Bol'shinstvo iz nih peremennye zvezdy tipa RR Liry, prichem okolo 30% lirid otnosyatsya k podklassu RRc (sinusoidal'naya krivaya bleska), a ostal'nye - k RRab (asimmetrichnaya krivaya bleska). Eti podtipy sootvetstvuyut dvum pul'sacionnym tonam kolebanii obolochek zvezd - 1-mu obertonu i osnovnomu tonu, sootvetstvenno. Eshe imeetsya okolo 120 peremennyh tipa SX Feniksa, 60 pul'siruyushih peremennyh tipa W Devy i RV Tel'ca, hotya peremennye etih tipov vstrechayutsya i ne vo vseh skopleniyah.

Interesnoi osobennost'yu peremennyh tipa RR Liry, otkrytoi nezavisimo Hahenbergom i Oosterhofom, yavlyaetsya razlichie v chastotnom raspredelenii periodov etih peremennyh v raznyh skopleniyah. Po raspredeleniyam etih periodov sharovye skopleniya razbivayutsya na dve horosho vyrazhennye gruppy, kotorye teper' nazyvayut gruppami ili klassami Oosterhofa.

Tablica 8-1

Klass Oosterhofa	I		II
Gruppa	Korotkoperiodicheskaya		Dlinnoperiodicheskaya
Srednii period (dnei)	s (86) 0.32 ± 0.06	ab (413) 0.55 ± 0.02	s (156) 0.37 ± 0.02	ab (175) 0.65 ± 0.03
n(c)/n(ab+c)	0.18		0.47

V tablice 8-1 privedeny srednie znacheniya periodov peremennyh RRab i RRc po dannym van Agta i Oosterhofa (v skobkah ukazany chislennosti peremennyh, ispol'zovannyh dlya vychisleniya sootvetstvuyushih srednih). V poslednei stroke tablicy pokazano znachenie otnosheniya chislennostei peremennyh tipa RRc k obshemu chislu peremennyh RR Liry. Podschet otnosheniya chisla peremennyh raznogo tipa pozvolyaet dostatochno nadezhno otnesti skoplenie k odnomu iz klassov Oosterhofa, hotya est' skopleniya, popadayushie mezhdu dvumya etimi klassami, naprimer - izvestnoe yuzhnoe sharovoe skoplenie ω Centavra. (Analiz prostranstvennogo dvizheniya etogo, samogo massivnogo iz prinadlezhashih v nastoyashee vremya nashei Galaktike skoplenii pokazal, chto v proshlom ono bylo, skoree vsego, yadrom dovol'no massivnoi karlikovoi galaktiki-sputnika, raspavsheisya pod deistviem prilivnyh sil Galaktiki.)

Prakticheski vse sharovye skopleniya sostoyat iz zvezd s ponizhennym, otnositel'no solnechnogo, soderzhaniem tyazhelyh elementov. Chastotnoe raspredelenie metallichnostei po dannym kataloga Harrisa privedeno na ris. 8-2. Raspredelenie pokazyvaet, chto sharovye skopleniya Galaktiki delyatsya na dve gruppy ne tol'ko po svoistvam peremennyh zvezd, no i po himicheskomu sostavu. V lekcii, posvyashennoi himicheskomu sostavu zvezdnyh ob'ektov Galaktiki, my uvidim, chto skopleniya etih dvuh grupp imeyut eshe i rezko razlichayushiesya prostranstvenno-kinematicheskie harakteristiki.

U nekotoryh sharovyh skoplenii, samym yarkim primerom kotoryh yavlyaetsya skoplenie ω Centavra, nablyudaetsya zametnaya dispersiya soderzhaniya metallov v atmosferah zvezd. V etom skoplenii mozhno dazhe vydelit' tri podsistemy zvezd s raznoi metallichnost'yu. Etot fakt nahodit estestvennoe ob'yasnenie v ramkah gipotezy, soglasno kotoroi skopleniya s bol'shoi dispersiei metallichnosti v proshlom byli yadrami karlikovyh sferoidal'nyh galaktik, v kotoryh moglo proishodit' neskol'ko ciklov zvezdoobrazovaniya, porozhdayushih pokoleniya zvezd so vse bol'shei metallichnost'yu. V centre takoi karlikovoi galaktiki moglo proizoiti i prostoe sliyanie dvuh sharovyh skoplenii raznoi metallichnosti i raznogo vozrasta. V bol'shinstve zhe obychnyh sharovyh skoplenii zvezdy sformirovalis' v techenie odnogo cikla zvezdoobrazovaniya. Nekotoraya nebol'shaya dispersiya metallichnosti pri etom mozhet byt' sledstviem samoobogasheniya - poglosheniya atmosferami zvezd chasti pererabotannogo i vybroshennogo v sredu veshestva bolee massivnymi i poetomu bystree proevolyucionirovavshimi zvezdami.

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdnaya astronomiya Publikacii so slovami: zvezdnaya astronomiya
Sm. takzhe: Elene Vyacheslavovne Glushkovoi - 50 ! Konferenciya «Sovremennaya zvezdnaya astronomiya - 2014» Konferenciya "Sovremennaya zvezdnaya astronomiya" K 100-letiyu so dnya rozhdeniya Petra Grigor'evicha Kulikovskogo Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 5–8 Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 3–4 Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 1–2 Vse publikacii na tu zhe temu >>