Wampiry i bandyci w M30

Wampiry i bandyci w M30Original Press Release
Wykorzystując teleskop kosmiczny NASA/ESA Hubble Space Telescope astronomowie odkryli dwie odmienne kategorie odmłodzonych gwiazd w obrębie gromady kulistej Messier 30.

Dwie odrębne populacje błękitnych maruderów odkryte w M30 stanowią pozostałość po zapaści jądra, która miała miejsce dwa miliardy lat temu

Francesco Ferraro

Gwiazdy w gromadach kulistych są w większości bardzo stare – ich wiek szacuje się na 12 – 13 miliardów lat. Jednocześnie ich niewielki odsetek wydaje się być znacznie młodszy niż średni wiek populacji – i dlatego, skoro wyglądają jakby zamarudzili gdzieś na ścieżce swego rozwoju i miast świecić jako czerwone olbrzymy płoną nadal jasnym, błękitnym płomieniem, zostały one nazwane błękitnymi maruderami. Błękitni maruderzy to gwiazdy, które – jak się wydaje – cofnęły się w swym rozwoju zyskując drugą młodość. Zespół astronomów wykorzystał teleskop Hubble by zbadać populację BS w gromadzie M30, która powstała około 13 miliardów lat temu, a została odkryta w 1764 roku przez Charlesa Messiera. Gromada ta leży w odległości około 28 000 lat świetlnych i – zawierając kilkaset tysięcy gwiazd – ma średnicę około 90 lat świetlnych.

Choć gwiazdy te odkryto na początku lat 50. XX wieku mechanizm ich powstania nadal stanowi zagadkę. „To tak jakby w domu spokojnej starości zobaczyć wśród emerytów grupkę dzieci „- mówi Francesco Ferraro z Uniwersytetu w Bolonii we Włoszech, kierujący badaniami, których wyniki zostały opublikowane na łamach Nature. Naukowcy od lat badają te gwiazdy i dowiedli, że w rzeczywistości są one znacznie starsze niż wynikałoby to z ich wyglądu. Astronomowie sądzą, że powstają one w ciasnych układach podwójnych, w których mniej masywna gwiazda zachowuje się jak wampir, wysysając świeży wodór z masywniejszego kompana. Nowy zapas paliwa odmładza gwiazdę.

Nowe wyniki wskazują, że część błękitnych maruderów została odmłodzona nie w efekcie wampiryzmu, ale w wyniku zderzeń. Zderzenia te to w większości „czołówki” prowadzące do zlania się gwiazd w wyniku czego powstaje masywna, odmłodzona gwiazda z nowym zapasem paliwa. 

„Nasze obserwacje wykazują, że błękitni maruderzy powstający w wyniku kolizji mają nieco odmienne cechy niż te, które powstają w efekcie wampiryzmu. To pierwszy bezpośredni dowód iż oba mechanizmy zachodzą w rzeczywistości i w tym samy czasie w obrębie jednej gromady „- mówi Giacomo Beccari, ESA, uczestniczący w badaniach.

Centralne obszary bardzo gęstych gromad kulistych są niezwykle tłocznymi regionami, w których wzajemne oddziaływania gwiazd są nieuniknione. Naukowcy uważają, że miliard lub dwa miliardy lat temu w M30 doszło do zapaści jądra, w wyniku czego w centrum doszło do gwałtownego zwiększenia gęstości gwiazd. To doprowadziło do zwiększenia liczby zderzeń między gwiazdami i doprowadziło do zwiększenia liczby gwiazd BS powstałych w wyniku działania tego procesu. Jednocześnie zwiększenie gęstości zakłóciło orbity BS w układach podwójnych przyspieszając procesy wampiryzmu co doprowadziło do powstania osobnej populacji tych gwiazd. „Prawie 10 procent galaktycznych gromad kulistych przeszło zapaść jądra, jednak po raz pierwszy widzimy jej efekty zapisane w populacji gwiazd „- mówi Barbara Lanzoni z Uniwersytetu Bolonii.

„Dwie odrębne populacje błękitnych maruderów odkryte w M30 stanowią pozostałość po zapaści jądra, która miała miejsce dwa miliardy lat temu. W szerszym kontekście nasze odkrycie stanowi bezpośredni dowód wpływu dynamiki gromady na ewolucję gwiazd. Przed nami zbadanie, czy inne gromady kuliste także posiadają dwie odrębne populacje błękitnych maruderów „- podsumowuje Ferraro.

Źródła:

Stellar mosh pit, complete with crashing stars, resolves a mystery

Using the NASA/ESA Hubble Space Telescope, astronomers have uncovered two distinct kinds of „rejuvenated” stars in the globular cluster Messier 30. A new study shows that both stellar collisions and a process sometimes called vampirism are behind this cosmic „face lift”. The scientists also uncover evidence that both sorts of blue stragglers were produced during a critical dynamical event (known as „core collapse”) that occurred in Messier 30 a few billion years ago.

Stars in globular clusters [1] are generally extremely old, with ages of 12-13 billion years. However, a small fraction of them appear to be significantly younger than the average population and, because they seem to have been left behind by the stars that followed the normal path of stellar evolution and became red giants, have been dubbed blue stragglers [2]. Blue stragglers appear to regress from „old age” back to a hotter and brighter „youth”, gaining a new lease on life in the process. A team of astronomers used Hubble to study the blue straggler star content in Messier 30, which formed 13 billion years ago and was discovered in 1764 by Charles Messier. Located about 28 000 light-years away from Earth, this globular cluster — a swarm of several hundred thousand stars — is about 90 light-years across.

Although blue stragglers have been known since the early 1950s, their formation process is still an unsolved puzzle in astrophysics. „It’s like seeing a few kids in the group picture of a rest-home for retired people. It is natural to wonder why they are there,” says Francesco Ferraro from the University of Bologna in Italy, lead author of the study that will be published this week in Nature [3]. Researchers have been studying these stars for many years and knew that blue stragglers are indeed old. They were thought to have arisen in a tight binary system [4]. In such a pair, the less massive star acts as a „vampire”, siphoning fresh hydrogen from its more massive companion star. The new fuel supply allows the smaller star to heat up, growing bluer and hotter — behaving like a star at an earlier stage in its evolution.

The new study shows that some of the blue stragglers have instead been rejuvenated by a sort of „cosmic facelift”, courtesy of cosmic collisions. These stellar encounters are nearly head-on collisions in which the stars might actually merge, mixing their nuclear fuel and re-stoking the fires of nuclear fusion. Merged stars and binary systems would both be about twice the typical mass of individual stars in the cluster.

„Our observations demonstrate that blue stragglers formed by collisions have slightly different properties from those formed by vampirism. This provides a direct demonstration that the two formation scenarios are valid and that they are both operating simultaneously in this cluster,” says team member Giacomo Beccari from ESA.

Using data from the now-retired Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) aboard Hubble, astronomers found that these „straggling” stars are much more concentrated towards the centre of the cluster than the average star. „This indicates that blue stragglers are more massive than the average star in this cluster,” says Ferraro. „More massive stars tend to sink deep into the cluster the way a billiard ball would sink in a bucket of honey.”

The central regions of high density globular clusters are crowded neighbourhoods where interactions between stars are nearly inevitable. Researchers conjecture that one or two billion years ago, Messier 30 underwent a major „core collapse” that started to throw stars towards the centre of the cluster, leading to a rapid increase in the density of stars. This event significantly increased the number of collisions among stars, and favoured the formation of one of the families of blue stragglers. On the other hand, the increase of stellar crowding due to the collapse of the core also perturbed the twin systems, encouraging the vampirism phenomenon and thus forming the other family of blue stragglers. „Almost ten percent of galactic globular clusters have experienced core collapse, but this is the first time that we see the effect of the core collapse imprinted on a stellar population,” says Barbara Lanzoni, University of Bologna.

„The two distinct populations of blue stragglers discovered in Messier 30 are the relics of the collapse of the core that occurred two billion years ago. In a broad context our discovery is direct evidence of the impact of star cluster dynamics on stellar evolution. We should now try to see if other globular clusters present this double population of blue stragglers,” concludes Ferraro.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *