Новое исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, проливает свет на формирование и динамическую эволюцию множественных звёздных популяций в шаровых скоплениях. Эта работа, проведённая группой исследователей из Национального института астрофизики (INAF), Болонского университета и Университета Индианы, является первым 3D-анализом множественных звёздных популяций для репрезентативной выборки из 16 шаровых скоплений в нашей галактике.
Шаровые скопления, сферические и очень компактные звёздные агломераты, обычно населённые 1–2 миллионами звёзд, являются одними из первых систем, образовавшихся во Вселенной, с возрастом, который может достигать 12–13 миллиардов лет. Они представляют собой типичную популяцию всех галактик и служат естественными «лабораториями» для изучения формирования, эволюции и химического обогащения галактик.
Галерея изображений 16 шаровых скоплений, проанализированных в порядке различий в кинематических свойствах, наблюдаемых между множественными звёздными популяциями. Источник: ESA / Hubble — ESO — SDSS
Эмануэле Далессандро, ведущий автор статьи и координатор рабочей группы, поясняет: «Понимание физических процессов, лежащих в основе формирования и ранней эволюции шаровых скоплений, является одним из самых волнующих и обсуждаемых астрофизических вопросов за последние 20–25 лет».
Исследование основано на измерении скоростей звёзд, полученных с помощью телескопа ESA Gaia и данных, полученных с телескопа ESO VLT, в первую очередь в рамках обзора MIKiS (Multi Instrument Kinematic Survey). Использование этих телескопов предоставило беспрецедентный 3D-вид распределения скоростей звёзд в выбранных шаровых скоплениях.
Анализ показывает, что звёзды с различным содержанием лёгких элементов характеризуются различными кинематическими свойствами, такими как скорости вращения и орбитальные распределения. «В этой работе мы подробно проанализировали движение тысяч звёзд внутри каждого скопления. Быстро стало ясно, что звёзды, принадлежащие к разным популяциям, обладают различными кинематическими свойствами: звёзды с аномальным химическим составом, как правило, вращаются быстрее других внутри скопления и постепенно распространяются от центральных областей ко внешним», — добавляет Алессандро Делла Кроче, аспирант INAF в Болонье.
Двумерные карты плотности звёзд, выбранных в GC 47 Tuc для кинематического анализа. Источник: Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.105
Интенсивность этих кинематических различий зависит от динамического возраста шаровых скоплений. «Эти результаты согласуются с долгосрочной динамической эволюцией звёздных систем, в которых звёзды с аномальным химическим содержанием формируются более централизованно и вращаются быстрее, чем стандартные. Результаты нашего исследования предоставляют первое убедительное доказательство того, что шаровые скопления образовались в результате множественных событий звездообразования и накладывают фундаментальные ограничения на динамический путь, по которому скопления следовали на протяжении своей эволюции», — подчёркивает Далессандро.
Марио Каделано, научный сотрудник кафедры физики и астрономии Болонского университета и сотрудник INAF, один из авторов исследования, добавляет: «Несмотря на большое количество наблюдений и теоретических моделей, направленных на характеристику этих популяций, механизмы, регулирующие их формирование, до сих пор не изучены».
Этот новый 3D-вид движения звёзд в шаровых скоплениях обеспечивает беспрецедентную основу для изучения формирования и динамической эволюции этих систем, помогая прояснить некоторые из самых сложных тайн, окружающих происхождение этих древних структур.