Ученые уточнили возраст нашей Галактики
шаровое скопление NGC 6397
Измерение времени жизни нашей галактики издавна считалось одной из ключевых проблем звезд-
ной астрономии и космологии. Эту задачу было бы куда легче решить, если бы сохранились звезды,
которые в очень далеком прошлом первыми возникли из облака космической материи, давшего на-
чало Млечному пути. Однако все эти светила были очень массивными и яркими, в силу чего быст-
ро, всего за несколько миллионов лет, сожгли свое ядерное топливо и превратились во взрывающи-
еся сверхновые звезды. Выброшенные в результате этих взрывов атомы вошли в состав звезд следу-
ющего поколения, часть которых сохранилась и до наших дней.
Некоторые из этих звезд входят в состав компактных ассоциаций - шаровых скоплений ( их также
называют глобулярными кластерами ). Такие скопления состоят из десятков и даже сотен тысяч
звезд и имеют ярко выраженную сферическую форму с быстрым ростом числа звезд от периферии к
центру. Глобулярные кластеры образуют исполинское облако вокруг ядра нашей Галактики ( такие
же облака имеются и в других галактиках). Эти кластеры очень стабильны и могут существовать мил-
лиарды лет без существенного изменения формы и размеров.
Каждое такое скопление сформировалось за относительно короткое ( по космическим масштабам )
время из одного и того же газового облака высокой плотности, состоящего преимущественно из во-
дорода. Поэтому определение возраста самых старых звезд глобулярного кластера дает возможность
достаточно надежно оценить продолжительность его существования. Подобные измерения показали,
что шаровые скопления Галактики (Млечный путь) возникли не менее 13 миллиардов лет назад. От-
сюда следует, что и сама Галактика не моложе, а точнее - немного старше. На сколько именно - вот
это и постарались выяснить ученые, работавшие на восьмиметровом телескопе Кьюен, расположен-
ном на чилийской горе Сьерро-Параналь.
На заре мироздания существовали лишь три самых легких элемента таблицы Менделеева - водород,
гелий и литий (H, He, Li). Более тяжелые элементы рождались в ядерных топках звезд, либо возника-
ли в процессе звездных катаклизмов. Именно таким путем, при взрывах первых сверхновых, появи-
лись на свет ядра стабильного изотопа бериллия, бериллия-9. Поскольку эти звезды сгорали и взры-
вались не одновременно, плотность бериллиевых ядер в космическом пространстве постепенно на-
растала. Более того, эти ядра продолжали рождаться и после завершения взрывов - в результате стол-
кновений между быстро движущимися частицами космического газа. Теоретические расчеты показы-
вают, что в это время производство бериллия шло примерно с одинаковой скоростью во всем прост-
ранстве Галактики.
Когда стали рождаться звезды второй генерации, сырьем для них служили газовые облака, в состав
которых уже входил и бериллий (Be). Чем больше прошло времени между началом самоликвидации
первого поколения звезд и рождением светил следующей генерации, тем выше должна быть концен-
трация этого элемента в их атмосферах. Это означает, что измерение уровня Be-9 в верхних слоях
древнейших звезд глобулярных кластеров дает возможность подсчитать временную дистанцию меж-
ду исчезновением нестабильных звезд первого поколения и началом появления на свет их более ус-
тойчивых потомков.
NGC 6397
Однако осуществить такую исследовательскую программу на практике куда как не просто. Первая
сложность состоит в том, что при температурах в несколько миллионов градусов Be-9 начинает сго-
рать в ядерных реакциях. Казалось бы, об этом можно не беспокоиться, поскольку звездные атмос-
феры гораздо холоднее. Дело, однако, в том, что на поверхность массивных звезд-гигантов выносит-
ся вещество из внутренних слоев, температура которого вполне достаточна для поджога бериллия.
Поэтому надо измерять содержание этого элемента лишь в атмосферах не слишком массивных и, сле-
довательно, не особенно горячих звезд, которые с самого рождения пребывали в спокойном состоя-
нии ( эти звезды расположены вблизи точки поворота главной звездной последовательности ). Пос-
кольку шаровые скопления тяготеют к ядру Галактики, а наше Солнце находится на галактической пе-
риферии, для исследования этих звезд требуются очень мощные телескопы. Наличие бериллия мож-
но определять лишь по двум слабым спектральным линиям, которые очень трудно отделить от спект-
ральных подписей других элементов. К тому же обе эти линии лежат в том участке ультрафиолетово-
го спектра, который сильно поглощается земной атмосферой. Так что мало иметь доступ к большому
телескопу, его еще надо оборудовать чрезвычайно чувствительным спектрометром. В общем, не при-
ходится удивляться, что ещё недавно такие измерения были не под силу ученым.
Теперь эти трудности преодолены - в большой степени благодаря великолепному спектрографичес-
кому оснащению телескопа Кьюен. В качестве объекта изучения было выбрано шаровое скопление
NGC 6397, удаленное от нас на расстояние около 8000 световых лет в созвездии Ara - Жертвенник.
В нашей Галактике лишь скопление М4 такого же типа расположено еще ближе к Солнцу ( 7000
световых лет ), но оно меньше по размерам. Прочие крупные скопления находятся значительно даль-
ше. NGC 6397 содержит 400 тысяч звезд, однако члены группы Паскуини проанализировали спек-
тры лишь двух, А0228 и А2111.
Сложность стоящей перед ними задачи видна уже из того, что, как показал анализ спектрограмм, в
атмосферах этих звезд один атом бериллия приходится на два с четвертью триллиона атомов водо-
рода. Собранные данные показывают, что между началом исчезновения звезд первого поколения и
рождением кластера NGC 6397 прошло от двухсот до трехсот миллионов лет. Возраст самого скопле-
ния был уже известен - он составляет 13,4 миллиарда лет ( +/- 800 миллионов). Это означает, что
Млечный путь существует уже около 13,6 миллиарда лет. Такая оценка хорошо согласуется с предпо-
лагаемым возрастом Вселенной, который, как принято считать в настоящее время, равен 13,7 милли-
ардов лет.
источник: http://grani.ru/Society/Science/p.75507.html
universetoday.com/am/publish/estimating_age_milky_way.html?1782004
Необычные звезды в шаровом скоплении NGC 6397
В NGC 6397, из-за близости между звездами существует сильное гравитационное взаимодействие.
Звездная плотность почти в миллион раз выше чем в нашем районе Галактики (где находится Солн-
це). Звезды разделены лишь несколькими световыми неделями, в то время как ближайшая звезда от
Солнца удалена на расстояние более четырех световых лет.Звезды в NGC 6397 - в постоянном движении, подобно пчелиному рою. Старые звезды иногда нас- только сближаются вместе, что вступают в тесное взаимодействие друг с другом. Хотя в большинст- ве случаев звезды проходят мимо соседей, все-таки каждые несколько миллионов лет или около того происходят столкновения или слияния звезд. Это тысячи коллизий в течение около 14 миллиардов лет - срока существования скопления NGC 6397.
Снимки телескопа Hubble должны помочь научно-исследовательской программе нацеленной на предсказание таких наиболее тесных сближений звезд в NGC 6397. Когда происходит прямое сли- яние двух звезд они могут сформировать новую звезду называемую "голубой странник". Эти горя- чие, яркие, молодые звезды выделяются среди более старых звезд, которые создают основное боль- шинство звезд в шаровом скоплении. Такие яркие голубые звезды видны на снимке вокруг централь- ной части скопления, где плотность звезд наиболее высока.
Если две звезды при сближении взаимодействуют по касательной, то они могут образовать тесную двойную систему - белый карлик и нормальная звезда.
Издалека эти двойные звезды выглядят как "переменные звезды катаклизма" (cataclysmic variable). В двоичной системе, белый карлик оттягивает вещество с поверхности нормальной звезды. Это вещес- тво формирует вокруг белого карлика "диск прироста" и в конечном счете поглощается неравномер- но падая на него. В результате этого процесса поглощения звезда периодически увеличивает свою яркость, а большое количество выделяемой при этом энергии создает сильное голубое и ультрафио- летовое свечение. Для поиска "катаклизмических переменных" звезд была сделана серия снимков за период 20 часов с голубыми и ультрафиолетовыми фильтрами; несколько изображений также были сняты на зеленых и инфракрасных длинах световой волны.
При сравнении яркости всех звезд во всех снимках астрономы смогли идентифицировать различ- ные типы катаклизмических переменных звезд в NGC 6397. Сравнение их яркости в других фильт- рах подтвердило, что они испускают сильный ультрафиолетовый свет. Несколько этих звезд были видны на снимках как слабые фиолетовые звезды.
Более интригующим результатом анализа было обнаружение трех слабых голубых звезд в центре скопления, которые имели бирюзовый цвет и совсем не изменяли своей яркости. Эти звезды могут быть белыми карликами с малой массой, которые в прошлом сформировались в ядрах звезд гиган- тов которые возможно не успели выгореть в результате звездной коллизии или взаимодействия с двоичным компаньоном. Когда гигантская звезда взаимодействует с другой звездой, она может по- терять свои внешние слои преждевременно, обножая горячее голубое ядро.
Одна из обнаруженных переменных звезд в NGC 6397 мигает довольно часто. Есть мнение, что это может быть нейтронная звезда, вращение которой было ускорено до 274 оборотов в секунду раздувшейся красной звездой, обращающейся вокруг нее. Вещество, оторванное от раздувшейся звезды обращается вокруг миллисекундного пульсара, ускоряя его вращение при падении на его поверхность. Возможно, эта странная система образовалась в результате захвата нейтронной звез- дой обычной звезды при близком сближении в плотном ядре шарового скопления. Также идентифицировались и изучались многие нормальные белые карлики . Эти звезды появля- ются в пределах всего скопления, поскольку они сформировались через нормальные звездные про- цессы эволюции и не взаимодействуют с другими звездами, что происходит преимущественно около центра скопления. Около 100 таких выгоревших звезд идентифицировались на снимках как слабые голубые звезды. www.astronet.ru/db/msg/1174853 www.astronet.ru/db/search.html?
Этот снимок Hubble является мозаикой нескольких комплектов фото снятых в 1997, 1999 и 2001 г.г.
(Wide Field Planetary Camera 2). Исследования проводились совместно Гарвардским Университетом,
Институтом Калифорнии (г. Беркли) и Институтом штата Сан-Франциско.
ссылка: utahskies.org/HST/Archives/clusters.html
Самые яркие звезды-гиганты в Галактике разогревают звездные ветры
звезд-компаньонов
Это изображение, полученное космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" (Chandra),
представляет собой первую фотографию в рентгеновском диапазоне звезд скопления Квинтуплет
(Quintuplet Cluster). Квинтуплет (названный так по числу пяти своих самых ярких ( в инфракрасном
диапазоне) звезд) - это чрезвычайно плотное и молодое звездное скопление, расположенное возле
центра нашей Галактики ( в пределах 100 световых лет от него ). На самом деле в это скопление
входят сотни звезд, многие из которых готовы в скором времени взорваться сверхновыми. Пос-
кольку видимый свет, идущий к нам от Галактического центра, надежно блокируют газопылевые
облака, это скопление оставалось неведомым землянам вплоть до 1990 года, когда оно было обна-
ружено с помощью инфракрасных телескопов.
Квинтуплет примечателен еще и тем, что в своем составе содержит самую яркую из всех занесен-
ных в реестры звезд нашей Галактики. Это звезда Пистолет (Pistol Star). Звезда Пистолет названа
так потому, что окружена туманностью, имеющей форму пистолета. Гиганта обнаружила в 1997
году группа астрономов под руководством Дона Фиджера (Don Figer) из основанного в Балтиморе
Научного института космических телескопов (Space Telescope Science Institute). К настоящему вре-
мени, впрочем, появились кандидаты и "помощнее". Так звезда Пистолет светит в 5-6 миллионов
раз ярче Солнца ( ее температура 18 000 - 36 000 K), а ее новый "соперник" LBV 1806-20 может
превысить яркость Солнца в 40 миллионов раз - grani.ru/Society/Science/p.56062.html
Quintuplet Star ClusterЯркие пятна, которые отчетливо видны на снимках "Чандры", по оценкам ученых, имеют темпе- ратуру около 50 миллионов кельвинов. Считается, что такие температуры возникают в результате столкновений между стремительными ветрами, исходящими от массивных звезд, которые имеют близко расположенных орбитальных компаньонов. Сталкивающиеся потоки звездного ветра мо- гут также объяснить и наличие диффузного межзвездного рентгеновского излучения в Квинтупле- те, а подтверждением реальности этих процессов может послужить обнаружение радиоволн от горячего газа в этом регионе. spaceflightnow.com/news/n0408/07chandraquint/
Arches Star Cluster - другое скопление ярких звезд в центре Галактики