Гиады - рассеянное звездное скопление

Классификация

Звёздные скопления представлены в двух разновидностях, рассеянные и шаровые. Рассеянные объекты получили своё название из-за простого разрешения отдельных светил. К примеру, Гиады и Плеяды являются крайне близкими, поэтому отдельные звёзды можно без труда увидеть невооружённым глазом. Из-за расположения в области пыльных спиральных рукавов скопление звёзд называют галактическим скоплением. Формирование всех этих светил произошло из одного и того же облака молекул. Традиционно одно скопление способно вместить несколько сотен светил.

Звёздные скопления подразумевают наличие связи объектов между собой за счёт действия силы гравитации. Однако она является достаточно слабой. Происходит вращение скопления вокруг галактической группы, а на финальной стадии наблюдается рассеивание. Причиной тому – гравитационный контакт, формирующийся с объектами, имеющими большую силу.

Есть версия, что Солнце возникло в открытом скоплении, которое в настоящий момент времени отсутствует. Оно наполнено светилами первого поколения, которые отличаются небольшим возрастом и значительными металлическими свойствами. По ширине их параметры равны 2-20 парсеков. Гигантское скопление звёзд называется галактической группой.

Шаровые объекты, в свою очередь, способны вместить от нескольких тысяч до миллиона объектов, находящихся в гравитационной системе сферического типа. Они располагаются на «территории» ореолы и являются более древними светилами второго населения. Уровень их развития высок, однако металлические свойства – крайне низкие.

Шаровое скопление Мессье 80 в созвездии Скорпиона расположено в 28 000 световых годах от Солнца и содержит сотни тысяч звёзд.

Такие звёздные скопления являются достаточно старыми, ведь каждая из звёзд уже смогла перешагнуть основную последовательность. В них наблюдается недостаточное количество пыли и газа из-за отсутствия формирования новых объектов. Их плотность значительно выше в отличие от участков, находящихся около Солнца.

В шаровых группах светила аналогично имеют общее происхождение. Однако этот тип более прочно удерживает объекты за счёт влияния силы гравитации, т. к. рассеивания звёзд не происходит. На «территории» Млечного пути располагается порядка 200 скоплений (шаровых). Такое гигантское скопление звёзд называется, например, 47 Тукана, M4, Омега Центавра. Хотя, вероятно, последний объект выступает в качестве сфероидальной галактики.

Новые открытия

Шаровые скопления в гало галактики Андромеды

До последнего времени считалось, что шаровые скопления – самые старые звездные образования, которые ввиду возраста должны были утратить динамику внутренних вращательных движений и их можно рассматривать как простые системы. Однако в 2014 году исследователи из Института внеземной физики общества Макса Планка, возглавляемые Максимилианом Фабрициусом, в результате длительных наблюдений за 11 шаровыми скоплениями Млечного Пути установили, что их центральная часть продолжает вращаться.

Большинство современных теорий дать объяснение этому факту не в состоянии, а это означает, что если информация подтвердится, то возможны изменения как в теоретических аспектах знаний, так и в прикладных математических моделях, описывающих движение шаровых ассоциаций.

Как рождаются звездные скопления? Чем они отличаются, как расположены в пространстве нашей Галактики и каким образом определяют их возраст? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Алексей Расторгуев.

Шаровое скопление

Шаровое скопление – так обозначается звездное скопление, звезды в котором тесно связано друг с другом гравитацией и обращаются вокруг галактического центра как спутники.

Рисунок 1. Шаровое скопление. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Отличиями его от рассеянных звездных скоплений являются:

гораздо больший возраст,
размер (в своем составе оно имеет гораздо большее количество звезд)
увеличение концентрации звезд к центру скопления.

Шаровые скопления являются достаточно распространенными объектами в космосе. Так, на начало 2011 года было открыто 157 шаровых скоплений в нашей галактике Млечный путь. А более крупные галактик могут содержать ещё большее их количество — в Туманности Андромеды, например, шаровых скоплений может быть до 500, а в гигантских эллиптических галактиках, подобных находящейся в центре галактических скопления галактике М 87, может быть до 13 тысяч шаровых скоплений звезд.

Шаровые скопления могут содержать в себе звезды, которые являются одними из самых старых в галактике, но происхождение и роль таких объектов в эволюции и развитии галактик исследователям пока не ясна.

Исследователям почти достоверно выявлено, что шаровые скопления являются результатом процессов образования звезд в родной им галактике, т. е. они не были образованы в результате присоединения иных галактик.

История наблюдений.

В 1655 году немецкий астроном – любитель Иоганн Абрахам Иле обнаружил первое шаровое звездное скопление, названное М 22.

Формирование.

В настоящее время особенности происхождения и образования шаровых скоплений звезд изучены не до конца. Так, остается не выясненным вопрос: шаровые скопления состоят из звезд, принадлежащих к одному поколению, или же они составлено из звезд, которые имеют разные сроки существования.

Так, во многих звездных шаровых скоплениях большинство звезд находятся примерно на одной и той же стадии своего развития. Данные наблюдения приводят к предположениям, что все составляющие шаровых звездных скоплений были сформированы примерно в один и тот же временной отрезок. Но в тоже время, в отдельных скоплениях звезд, встречаются и разные их популяции.

Замечание 1

Шаровые скопления согласно наблюдениям специалистов возникают там, где существует более высокая плотность межзвездной среды по сравнению с другими обычными областями образования звезд. Шаровые звездные скопления образуются в основном в тех регионах, где преобладают вспышки звездообразования, а также во взаимодействующих галактиках.

Кроме того, исследования шаровых звездных скоплений показывают корреляцию между такими явлениями как масса центральной сверхмассивной черной дыры и теми размерами, которыми обладают шаровые скопления в галактиках эллиптических и линзовидных. Отмечается, что черные дыры имеют массу зачастую близкую к общей массе шаровых звездных скоплений в галактике.

Существует теория, согласно которой шаровые скопления принадлежат к наиболее старым объектам в галактике и состоят такие скопления из очень старых звезд.

Считается, что предшественниками шаровых скоплений могут быть гигантские звездные скопления, такие к примеру, как Вестерлунд-1 в галактике Млечный путь.

Шаровые скопления в основном состоят из так называемых звезд населения II, которые обладают согласно исследованиям малым наличием тяжелых металлов.

Отметим, что исследователи называют металлами тяжелые элементы, а под металличностью ими понимается относительная концентрация данных элементов в звезде. Такие элементы возникают в результате процесса звездного нуклеосинтеза, а впоследствии они становятся частью нового поколения звезд. Таким образом, если мы знаем долю металлов, то можем узнать и возраст той или иной звезды, поскольку старые звезды в основном имеют более низкую металличность.

ПЛЕЯДЫ – ЗВЁЗДНОЕ СКОПЛЕНИЕ В СОЗВЕЗДИИ ТЕЛЬЦА

Бриллиантовое семизвездие Стожар это Плеяды – самое известное и эффектно рассеянное звёздное скопление в созвездии Тельца (астрономическое обозначение – M45). Самая яркая звезда – Альциона (Alcyone – η Taurus / Эта Тельца). В пространстве звёздное скопление Плеяд занимает область диаметром около 15 световых лет и содержит более 500 очень горячих и голубых звёзд, многие из которых являются кратными. Общая масса звёзд скопления примерно оценивается в 800 масс Солнца.

В средних широтах России Плеяды становятся видимыми только в конце лета – восходя на востоке перед рассветом. Наилучшие условия для наблюдения Плеяд приходятся на осень и зиму, когда они поднимаются высоко над горизонтом. Старинное русское название звёздного скопления Плеяд – Стожары или Волосожары (Висажары).

Звёздное скопление Плеяд (Pleiades) на загривке ТельцаСозвездие Тельца (Taurus)Зеркало Урании (Urania’s mirror), 1824 год

Зеркало Урании (Urania’s mirror) набор из 32 карт звёздного неба с иллюстрациями 79 созвездий, созданного на основе небесного атласа Александра Джеймсона.

В Плеядах невооруженным глазом можно различить от 6 до 9 наиболее ярких звёзд. Интересно, что в древнегреческой мифологии плеяды – это семь сестёр, вознесённых на небо вместе с их родителями, то есть греки насчитывали в Плеядах 9 видимых звёзд, которым и дали собственные имена. Предлагаю читателям познакомиться с ними поближе 🙂

Алпиона, Альциона (Alcyone) – η Tau / Эта Тельца / 25 Тельца. Видимая звёздная величина: 2,85mАльциона – кратная звезда. Ярчайшая из звёзд в рассеянном скоплении Плеяд.Электра (Electra) – 17 Тельца. Видимая звёздная величина: 3,70m Третья по яркости звезда и самая горячая из 10 основных звёзд рассеянного звёздного скопления Плеяд.Майя (Maia) – 20 Тельца. Видимая звёздная величина: 3,85mМеропа (Merope) – 23 Тельца. Видимая звёздная величина: 4,10mТайгета (Taigceta) – 19 Тельца. Видимая звёздная величина: 4,30m Тройная звёздная система.Келено, Целено (Celino) – 16 Тельца. Видимая звёздная величина: 5,45mАстеропа (Asterope) – 2 звезды: 21 Тельца с видимой звёздной величиной 5,75m и 22 Тельца с видимой звёздной величиной 6,40mАтлант, Атлас (Atlas) – 27 Тельца. Видимая звёздная величина: 3,60m Тройная звёздная система.Плейона (Pleione) – 28 Тельца. Видимая звёздная величина: 5,05m Двойная переменная звезда.

Обратите внимание, что на карте Зеркала Урании, звезда Меропа «стоит» поодаль от сестёр и своих родителей Атланта и Плейоны, интересно, что она единственная связала свою судьбу со смертным, выйдя замуж за коринфского царя Сизифа. Все другие Плеяды стали возлюбленными бессмертных богов

Древнегреческие астрономы рассматривали Плеяды как отдельное созвездие. Плеяды упоминаются Гомером в его неподражаемых «Одиссее» и «Илиаде».

Иллюстрация к поэме Гомера «Одиссея»Одиссей и сирены (Ulysses and the Sirens)Джон Уильям Уотерхаус, 1981 год

Джон Уильям Уотерхаус (John William Waterhouse; 06.04.1849–10.02.1917) – английский художник, творчество которого относят к позднейшей стадии прерафаэлитизма.

«Одиссея», Гомер, VIII–VII вв. до н. э. (в переводе Василия Жуковского, 1849 год)
В описании плавания Одиссея от нимфы Калипсо к острову Схерия говорится:«…Радостно парус напряг Одиссей и, попутному ветру
Вверившись, поплыл. Сидя на корме и могучей рукою
Руль обращая, он бодрствовал; сон на его не спускался
Очи, и их не сводил он с Плеяд, с нисходящего поздно
В море Воота, с Медведицы, в людях ещё Колесницы
Имя носящей и близ Ориона свершающей вечно
Круг свой, себя никогда не купая в водах океана…»

§ Как впервые в истории применили противошумы – средства, охраняющие орган слуха от пагубного воздействия шума? Читайте на

Виды звездных скоплений

Хаббл о звездных скоплениях

Звездные скопления принято делить на две большие группы: шаровые и рассеянные. Но время от времени эту классификацию пытаются дополнить, так как далеко не все выявляемые космические образования строго подходят под ту или иную категорию.

Шаровые скопления

Шаровые скопления, а их в некоторых галактиках насчитывается более десяти тысяч, – это старые даже по вселенским меркам образования, имеющие возраст свыше 10 миллиардов лет. Являясь, скорее всего, ровесниками Вселенной они могут многое рассказать ученым, сумевшим прочитать излучаемую ими информацию.

Галерея шаровых скоплений

Эти скопления имеют форму, близкую к сфере или эллипсоиду, и состоят из десятков тысяч звезд различной размерности – от древних красных карликов до молодых голубых гигантов, зарождающихся в самом скоплении при столкновениях населяющих его звезд.

Рассеянные скопления

Рассеянные скопления гораздо моложе шаровых – возраст таких звездных конгломератов обычно оценивается в сотни миллионов лет. Обнаружить их можно только в галактиках спиральной или неправильной формы, которые склонны к продолжению процессов звездообразования, в отличие, например, от эллиптических.

Галерея рассеянных скоплений

Рассеянные скопления значительно беднее звездами, чем шаровые, зато при их наблюдении можно разглядеть каждое светило в отдельности, так как они расположены на значительном расстоянии друг от друга и не сливаются на общем небосводе.

Плеяды в массовой культуре

В скоплении Плеяды происходит действие романов Сергея Снегова «Люди как боги» (Сергей Снегов. Часть первая. Галактическая разведка) и Дмитрия Биленкина «Сила сильных», «Огненный цикл» Хола Клемента.
Название казахстанского музыкального коллектива «Уркер» в переводе с казахского языка означает «Плеяды».
Песня «Seven Sisters» американского музыканта Celldweller посвящена скоплению Плеяды.
Книга Алексея Ивановича Мусатова «Стожары».
Песня «Стожары» известного украинского поэта Владимира Кудрявцева и композитора Павла Дворского. Первый исполнитель и автор идеи написания песни — Назарий Яремчук.
В сказочной повести Памелы Трэверс «Мэри Поппинс» одна из звезд плеяды — Майя — спускается на землю, чтобы купить своим сестрам подарки на Рождество.

Рассеянные скопления

Между собой скопления различаются количеством звезд и формой. Рассеянное звездное скопление может включать от десяти до нескольких тысяч звезд. Они достаточно молодые, их возраст может составлять всего несколько миллионов лет. Такое звездное скопление не имеет четко очерченных границ, обычно оно находится в спиральных и неправильных галактиках.

В нашей галактике обнаружено около 1100 скоплений. Живут они недолго, так как их гравитационная связь слаба и легко может разорваться из-за прохождения рядом с облаками газа или другими скоплениями. «Потерявшиеся» звезды становятся одиночными.

Скопления часто находятся на спиральных рукавах и возле галактических плоскостей — там концентрация газа больше. Они имеют неровные бесформенные края и плотную, хорошо различимую сердцевину. Рассеянные скопления классифицируют в соответствии с плотностью размещения, различиями в яркости внутренних звезд, а также отличимостью по сравнению с окружением.

Известные скопления

Всего было открыто несколько тысяч скоплений звезд, некоторые из них видны невооруженным глазом. Наиболее близкими к Земле являются рассеянные скопления Плеяды (Стожары) и Гиады, расположенные в созвездии Тельца. Первое содержит около 500 звезд, без специальной оптики из них различимы только семь. Гиады находятся рядом с Альдебараном и содержат около 130 ярких и 300 слабогорящих участников.

Рассеянное звездное скопление в созвездии Рака также является одним из ближайших. Оно называется Ясли и содержит более двухсот членов. Многие характеристики Яслей и Гиад совпадают, поэтому существует возможность, что они образованы из одного газопылевого облака.

Легко различимо в бинокль звездное скопление в созвездии Волосы Вероники в северном полушарии. Это шаровое скопление М 53, открытое ещё в 1775 году. Оно находится на расстоянии более 60 000 световых лет. Скопление является одним из наиболее удаленных от Земли, хотя и легко различимо в бинокль. Огромное количество шаровых скоплений расположено в созвездии Стрельца.

Особенности, характерные для рассеянных скоплений

Такие группы светил возникают не случайно. Рожденные из общего вещества и в одно время, они имеют сходные показатели по цвету и светимости. Ключевая их часть принадлежит главной последовательности. Но на определенном этапе крупные звезды ее покидают. В скоплении h и χ Персея замечено несколько оранжевых гигантов. Благодаря маленькому возрасту объекта процессы образования звезд здесь еще не закончены. Второе характерное качество рассеянных скоплений – точное расположение в плоскости Галактики.

Судьба рассеянных скоплений

Жизненный цикл таких образований невелик. Этим они отличаются от шаровых скоплений, насчитывающих сотни тысяч объектов, устойчивых и долговечных. Рассеянные – не так велики и распадаются спустя несколько миллионов лет. Излучение, исходящее от молодых звезд, способно выталкивать газ, из которого создана система. Это снижает массу скопления до критического уровня, и оно разлетается. Обычно скорость убегания (преодоления гравитации системы) ниже скорости самих светил, а при близком прохождении одного около другого, она существенно возрастает, приводя к убавлению количества объектов в рассеянном скоплении. Разрушает их стабильность и влияние внешних сил. В большинстве ситуаций это гравитация близких массивных тел. Концом эволюции скопления может стать возникновение звездной ассоциации – перемещающейся в одном направлении с однозначной скоростью группы звезд.

Рассеянные скопления – ценность изучения

Постижение свойств рассеянных скоплений, составные части которых находятся на тождественном расстоянии от Земли и имеют одинаковый возраст, помогают понять процессы звездной эволюции. Анализ содержания легких элементов, таких как бериллий и литий, в составе их светил позволяет оценить степень перемешивания вещества в глубинах звезд. Результаты подобных исследований повергли физиков в замешательство, так как количество элементов оказалось ниже предполагаемого, предсказанного моделью звездного развития. Неоценимо значение их изучения и при подсчете расстояния до отдаленных объектов. Рассеянные скопления стали одним из основополагающих факторов при построении шкалы интервалов до ближайших Галактик.

Какой период года лучше подходит для наблюдения скопления?

Созвездие Персей

Осенью созвездие Персей достигает зенита, поэтому для качественного наблюдения предлагается именно это время года. Если вы решили отыскать интереснейшее двойное скопление h и χ Персея, то лучше всего начинать это делать на свободной от застройки местности. Повернувшись на северо-восток, найдите группу звезд в форме «W» – это Кассиопея, которая и станет отправной точкой. Созвездие Персея ищите ниже и левее от нее, ориентируясь на его ярчайшее светило Мирфак, находящееся в 40º юго-восточнее Кассиопеи. Прямая линия, мысленно проведенная от нижней вершины «W» к Мирфак, пройдет через искомое скопление. Благодаря своей яркости и красоте оно не останется незамеченным. Двойное скопление h и χ Персея доступно зрителям в течение всей ночи. При рассмотрении NGC 869/864 даже в бинокль, объект уже выглядит гораздо интересней. А при использовании телескопа, увеличивающего изображение в 60-80 раз, можно не только посчитать крупные звезды, но и насладиться грандиозным космическим зрелищем.

Интересные факты

Рассеянное скопление h и χ Персея (NGC 869/864), также как иные небесные объекты, не стоит на одном месте, а движется вполне целеустремленно. Его путь направлен в сторону Земли, и с каждым годом оно приближается к нашей планете со скоростью 22 км/с. Попробуйте вычислить количество тысяч лет, оставшееся до встречи этих двух космических странников. Такой тренинг хотя бы приблизительно позволит оценить реальную необъятность Вселенной.

В фантастическом романе Сергея Снегова «Люди как боги» двойное скопление h и χ Персея заселено Разрушителями, господствующими в Галактике. Как вы думаете, почему именно эту россыпь звездных систем знаменитый писатель сделал оплотом воинственной космической цивилизации?

Звездные ассоциации

Двойное звездное скопление h и x Персея

По аналогии с политической и экономической сферами жизни небесные светила также способны создавать временные объединения, получившие в астрономии название «звездные ассоциации».

Эти образования считаются самыми молодыми во Вселенной и имеют возраст не более десятков миллионов лет. Гравитационные связи в них очень слабы и недостаточны для длительного поддержания устойчивости системы, а потому они должны неминуемо распасться за довольно короткое время.

Считается, что ассоциации не могли возникнуть путем гравитационного захвата пролетающих мимо звезд, а значит, последние родились вместе с ней и имеют примерно такой же возраст. По сравнению со скоплениями численность «ассоциированных членов» не велико и измеряется десятками, а расстояние между ними составляет до нескольких сотен световых лет. С научной точки зрения открытие подобных новообразований подтверждает теорию продолжения во Вселенной процессов зарождения новых звезд, причем не поодиночке, а целыми группами.

Новые открытия

Шаровые скопления в гало галактики Андромеды

Распределение

В нашей галактике известны более чем 1100 рассеянных звёздных скоплений. Но общее их количество может быть раз в 10 больше. В спиральных галактиках такие скопления сосредоточены, в основном, вдоль спиральных рукавов, потому что плотность газа в тех местах наиболее высока и активней протекают процессы звездообразования.

В неправильных галактиках они могут быть где угодно, причём их концентрация будет выше там, где будет больше плотность газа. А вот в эллиптических галактиках такие скопления не были обнаружены, объясняется это только прекращением звездообразования в таких местах.

В нашей галактике распределение рассеянных скоплений зависит, в основном, от их возраста. Чем старее рассеянное звёздное скопление, тем оно находиться дальше от галактического центра и от галактической плоскости.

Возраст скоплений звезд

Звездные скопления невероятно ценны для астрономов, так как с их помощью можно определить возраст звезды и проследить за эволюцией.

У звезд открытых скоплений единое происхождение, поэтому у них сходится уровень металличности, а значит, все члены будут одинаково проходить по эволюционным этапам. Кроме того, они расположены на одном расстоянии, что также позволяет вывести абсолютную величину. Если же вы видите выделяющиеся яркие звезды, значит они намного светлее, чем их более слабые соседи.

С этой информацией ученые создают цифровые диаграммы для скоплений. Они отображают кажущуюся величину V на вертикальной оси относительно цифрового индекса B – V по горизонтали. При помощи спектрографического параллакса можно откалибровать диаграмму, чтобы вывести абсолютную величину.

Если построить для них диаграммы, то получим нижний график. Так как они находятся на разной удаленности, то он откалиброван до значений абсолютной величины.

На правой вертикальной оси заметна новая шкала. «Годы» – возраст скопления. Пара в Персее настолько молодая, что большая часть звезд пребывает на этапе главной последовательности. Плеяды немного старше и не располагают звездами, превышающими индекс цвета 0 (спектральный класс А0). Более массивные объекты уже перешагнули к гигантским ветвям. У М67 нет звезды горячее индекса цвета 0.4. Наибольшее значение имеет точка поворота на диаграмме, где скопление отключает главную последовательность. Чем ниже главная последовательность, тем старше скопление.

Шаровые обычно намного старше открытых, поэтому цветная величина на диаграмме демонстрирует более развитые звезды. Также они лишены объектов с большой массой. Этот момент проиллюстрирован ниже не примере М55.

Здесь заметна группа горячих звезд в главной последовательности выше точки выключения. Их называют синими отставшими. Ученые считают, что из-за высоких звездных плотностей в шаровых скоплениях, некоторые способны сливаться. Объединенная масса делает звезду более горячей и ярче, чем основная звездная масса. Звездные скопления — не вечные конструкции и они разрушаются. Изучите этот процесс на видео. Также воспользуйтесь картой звездного неба онлайн, чтобы найти скопления самостоятельно. Если не можете купить телескоп, то посетите нашу страничку с виртуальной моделью галактики Млечный Путь или рассмотрите фото из списка скоплений.

История открытий

Люди с древнейших времен наблюдали за ночным небом. Однако долгое время считалось, что небесные светила равномерно распределены на просторах Вселенной. В XVIII веке астроном Уильям Гершель бросил очередной вызов науке, сказав, что на некоторых участках звезд явно больше, чем в других.

Немного раньше его коллега Шарль Мессье отметил существование на небе туманностей. Наблюдая за ними в телескоп, Гершель выяснил, что это не всегда так. Он увидел, что иногда звездная туманность – скопление звезд, которые кажутся пятнами, если смотреть на них невооруженным глазом. Обнаруженное он назвал «кучами». Позже было придумано иное имя этим явлениям галактики – звездные скопления.

Гершелю удалось описать около двух тысяч скоплений. В XIX веке астрономы определили, что они отличаются по форме и размерам. Тогда были выделены шаровые и рассеянные скопления. Подробное изучение этих явлений началось только в XX веке.