Древнейшее звёздное население нашей галактики постепенно разрушается. Звёздные скопления – массивные связанные гравитацией группы сотен или тысяч звёзд – располагались в гало Млечного Пути на протяжении миллиардов лет. Изучение звёздных скоплений может помочь нам понять не только как наша галактика образовалась, но и как она развивалась на протяжении истории Вселенной. По мере развития Млечного Пути его гравитационный потенциал также менялся, изменения в гравитации нашей галактики можно проследить по поведению звёздных скоплений.
По мере того как звёзды в скоплении взаимодействуют, некоторые накапливают достаточно кинетической энергии, чтобы выйти за его пределы. Уменьшение размеров звёздных скоплений в ходе этого процесса называют «испарением». Когда выброшенная звезда покидает границу гравитационного поля скопления, на эту звезду начинает действовать гравитация Млечного Пути. Так как скопление вращается вокруг галактического центра, звезда испытывает действие приливных сил. Наподобие космического странника, приближающегося к чёрной дыре, звёздные скопления вытягиваются этими приливными силами, создавая приливной хвост.
Мы видим эти приливные хвосты во многих звёздных скоплениях, но остаётся вопрос: как мы можем вычислить время начала приливного разрушения?
Изучение приливной эволюции
Данный научный доклад представляет новую технологию определения возраста хвостов звёздных скоплений, образовавшихся в ходе разрушения приливными силами. Возраст самих звёздных скоплений обычно определяется с помощью моделей звёздной эволюции, но вычислить, когда гравитация Млечного Пути начала разрывать их на части, может оказаться достаточно сложно.
Автор данной статьи нашёл способ точно определить время приливного разрушения: рассмотреть эволюцию искусственных звёздных скоплений, вращающихся в галактике типа Млечного Пути. Учёные брали разные значения исходных координат и скорости (относительно центра гравитационного потенциала Млечного Пути) шести других идентичных звёздных скоплений с той же массой (100 000 солнечных масс) и начальной функцией масс.
Искусственные звёздные скопления затем стали развиваться во времени от примерно 13 млрд лет назад до сегодняшнего дня. Изображение 2 показывает результаты симуляций для трёх из шести скоплений, доказывая важность начальных условий.
Приливное разрушение через 3… 2… 1…
Искусственные звёздные скопления дают нам хорошее представление того, что происходит во время приливного разрушения, однако они отличаются от того, что мы увидели бы в реальности; чувствительность телескопов не абсолютна, и границы допустимых значений звёздных величин делают результаты наблюдений довольно любопытными. Во время исследования учёные смоделировали, что увидит телескоп Gaia при наблюдении этих скоплений, принимая максимальное значение в 20 звёздных величин. На изображении 3 сравниваются обозримые и необозримые звёзды трёх искусственных скоплений.
Рассматривая только те звёзды, которые увидел бы Gaia, учёные пришли к выводу, что есть связь между временем, в течение которого произошло приливное разрушение звёздного скопления, и собственным движением и параллаксом звёзд в приливных хвостах. Чем больше рассеяны звёзды в пространстве и чем меньше различаются их скорости в приливном хвосте, тем больше прошло времени с момента разрушения.
Чтобы проверить, что их метод воссоздаёт верное время разрушения, учёные также направили свою модель назад во времени. Они смотрели, в какой момент гравитационный потенциал скопления изменялся на гравитационный потенциал Млечного Пути – другими словами, когда звёздное скопление разрушалось. Изображение 4 показывает, что эти два метода достаточно неплохо согласуются, но при этом значение звёздных величин смоделированных наблюдений оказалось меньше, чем фактическое.
Это произошло из-за того, что крупные звёзды ярче, легче для наблюдения и обычно находятся ближе к центру скопления. В результате меньшие звёзды перемещаются в приливной хвост раньше, и предполагаемое время с момента разрушения оказывается короче. Всё же это огромный шаг вперёд на пути установления точной даты начала приливного разрушения звёздных скоплений, что даёт широкие перспективы для расширения наших знаний об истории Млечного Пути.
Источник astrobites.org
Перевод Ольга Шатерникова