Кълбовиден звезден куп: характеристики, възраст и разпространение в галактиките

Кълбовидният куп е група от звезди на сходна възраст, която често обикаля около централната издутина на галактика. Гравитацията държи клъстерите заедно и им придава сферична форма. Към центъра на клъстера има много звезди в сравнително малко пространство.

Кълбовидните купове са компактни, гравитационно свързани системи. Обикновено имат диаметри от няколко до няколко десетки парсека (типично радиус на половин светлина — няколко парсека), маси между ~10^4 и 10^6 слънчеви маси и висока звездна плътност в ядрата. Звездите в тях са често много стари — на възрасти от порядъка на 10–13 милиарда години — и по правило имат ниско металично съдържание (ниска металичност), което ги прави важни свидетели на ранните етапи на формиране на галактиките. В куповете се наблюдават типични популации като червената гигантска клонка, хоризонтална клонка, RR Lyrae променливи звезди и т.нар. blue stragglers.

Разпределение и честота

Кълбовидните купове се срещат в ореола на галактиката и в нейния диск. Тези в ореола съдържат много повече звезди и са много по-стари от по-малко плътните отворени купове в диска. Кълбовидните купове са доста често срещани: в Млечния път са известни около 150-158 кълбовидни купове. Големите галактики могат да имат повече: В Андромеда те могат да достигнат до 500.

В някои гигантски елиптични галактики, особено в центровете на галактични купове, като М87, има до 13 000 кълбовидни купове. Тези кълбовидни купове обикалят около галактиката на огромни разстояния - 40 килопарсека (приблизително 131 000 светлинни години) или повече.

Произход и еволюция

Всяка галактика с достатъчна маса в Местната група има своя група от кълбовидни купове, а почти всяка изследвана голяма галактика има система от кълбовидни купове. Галактиките джуджета Стрелец и Канис Майор изглежда са в процес на даряване на свързаните с тях кълбовидни купове (като Паломар 12) на Млечния път. Това показва как много от кълбовидните купове на тази галактика може да са били придобити в миналото.

Съществуват няколко основни идеи за произходa на кълбовидните купове: те може да са формирани рано при сливането и кондензацията на газ в протогалактични облаци, да са резултат от интензивни епизоди на звездообразуване в младите галактики, или да са били придобити чрез акреция и сливане на малки джуджета-галактики. С течение на времето динамичните процеси — вътрешна релаксация, взаимодействия между звезди, приливно откъртване от гравитацията на домакинската галактика и масивни изхвърляния — променят масата и структурата на куповете. Някои купове претърпяват „ядрено колапсиране“, при което централната им плътност рязко се увеличава.

Значение за астрономията

Кълбовидните купове са ценни инструменти за изучаване на ранната еволюция на галактиките и химичната еволюция на Вселената, тъй като съдържат стари звезди с относително чисти химически подписи. Поради наличието на RR Lyrae променливи, те се използват и като стандартни светлини за измерване на разстояния. Изследванията на техните кинематика и разпределение дават информация за масата и историята на тъмната материя в галактиките, макар че самите кълбовидни купове обикновено не съдържат значително количество тъмна материя на малки мащаби.

Кратки факти

• Типичен брой в една голяма галактика: от десетки до хиляди (Млечният път ~150–158, Андромеда ~500, М87 ~13 000).
• Възраст: предимно 10–13 милиарда години.
• Маса: ~10^4–10^6 M☉.
• Размер: радиуси на половин светлина от няколко парсека.
• Популации: множество звездни еволюционни фази, RR Lyrae, blue stragglers и др.

Наблюденията на кълбовидните купове продължават да уточняват картината за формирането на галактиките и процесите, които са доминирали в ранната Вселена. Те служат като „археологически артефакти“ на космическата история, като комбинират динамка, химия и старост в един прочит на миналото на галактиката.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява кълбовидният куп?

В: Какво държи кълбовидните купове заедно?

В: Защо кълбовидните купове имат сферична форма?

В: Къде в галактиката се срещат кълбовидните купове?

В: Колко са известните кълбовидни купове в Млечния път?

В: Всички ли големи галактики имат система от кълбовидни купове?

В: Каква е връзката на галактиките джуджета Стрелец и джуджета Канис Майор с кълбовидните купове на Млечния път?

Търсене по буква