Звёздные скопления во всём их разнообразии

[Андрей Климковский]

M14 — шаровое звездное скопление, летящее по встречной полосе

Видео, если кому интересно

Мессье 14 — довольно популярный объект, видимый даже в небольшие телескопы — его видимая яркость составляет 7,6m. Это шаровое звездное скопление. Разделить его периферийные области на звёзды удастся лишь в серьезные телескопы, а в легкую оптику оно видно как туманное пятно слегка сплюснутое, как планета Юпитер, правда, в несколько раз побольше в видимом угловом размере.

Открыл этот объект и внес в свой каталог знаменитый французский ловец комет — Шарль Мессье — в 1764 году. А первым разделил M14 на отдельный звезды не менее знаменитый Уильям Гершель — более чем столетие спустя.

Поскольку скопление располагается в созвездии Змееносца, в визуальной близости с широкими и яркими полосами Млечного пути, изучение этого интереснейшего объекта затруднено — уж очень много космической пыли находится между нами, и поглощает свет далеких звезд этого скопления. Но все же астрономам удалось узнать о нем немало удивительных сведений.

Это скопление столь же далёкое от нас, как и центр нашей галактики Млечный путь, которые мы не видим, потому что он скрыт от нашего взора плотной пылевой завесой. Но M14 находится не в плоскости галактического диска, а немного возвышается над ним, и благодаря этому видно, хотя и с некоторые потерями в яркости. Расстояние до скопления составляет 30 тысяч световых лет.

Шаровое звездное скопление M14, автор снимка Tom Wildoner

Заметная сплюснутость скопления говорит о довольно быстром осевом вращении всего массива его звезд — упорядочено и преобладанием общей плоскости вращения, что свойственно не всем шаровым скоплениям, а лишь тем, которые во-первых довольно древние, а во вторых являют собой ядра галактик, некогда поглощенные — Млечным путем, в данном случае.

Все галактики в нашей Вселенной (за исключением самых маленьких карликовых галактик, расположенным в значительном удалении от других галактик) разрослись до своих внушительных размеров благодаря слиянию и объединению. Звёздные структуры поглощенных галактик при слиянии чаще всего полностью разрушаются, и как-то уцелеть, сохранить имеют шанс лишь сильно связанные гравитацией ядра поглощенных галактик. Они-то и продолжают свою жизнь в виде шаровых звёздных скоплений. Выдает их большой возраст — сравнимый с возрастом всей Вселенной, быстрое осевое вращение и сплюснутая форма, высокая “металличность” звезд (под этим термином астрономы подразумевают содержание тяжелых химических элементов — тяжелее гелия), и траектория движения по нашей Галактике.

Действительно, шаровое скопление M14 оказалось очень старым, можно даже сказать — древним. Возраст скопления оценивается в 12,6 млрд.лет (напомню, что возраст Вселенной лишь немного больше — 13,8 млрд.лет). Звезды, населяющие это скопление, в большинстве своем являются желтыми и оранжевыми гигантами (поэтому и все скопление имеет золотистый оттенок). Астрономы сумели определить численность этих звёзд — 150 тысяч — не так много для шарового скопления. Но это крайне интересно для науки — видеть и исследовать звёзды, которые видели раннюю молодость нашей Вселенной.

Шаровое звездное скопление M14, авторы снимка Mike Selby и Roberto Colombari

Все звезды скопления M14 ограничены сферой диаметром 100 световых лет. Если рассмотреть такую же по размеру сферу вокруг Солнца, в ней окажется всего около тысячи звезд, и это в основном карлики и даже так называемые субзвёзды, в отношении которых астрономы не определились, считать ли такой объект полноценной звездой. А этом шаровом скоплении мы наблюдаем в том же пространстве в 150 раз больше светил, и это в основном гиганты (хотя о наличии там карликовых звезд нам просто еще не всё известно).

Но самое интересное — это траектория движения скопления M14. Она противоположна движению большинства звезд нашей Галактики. Это выражается в том, что скопление летит нам навстречу со скоростью в 400 километров в секунду, которая складывается из скорости движения Солнца по Млечному пути, и скорости движения M14, которое происходит в противоположном направлении. И это обстоятельно более всего выдает в этом скоплении межгалактического пришельца.

Шаровое звездное скопление M14, авторы снимка Mike Selby и Roberto Colombari

Когда-то давно Млечный путь поглотил небольшую галактику, её звезды рассеялись по спиральным ветвям и сферическому гало нашей галактики, утратив прежние связи друг с другом, но эти звезд иногда выдают себя нехарактерными для большинства светил траекториям движения. Ядро той поглощенной галактики сохранило связность и тоже легко обнаруживается по стремительному движению навстречу общему галактическому потоку.

В этом скоплении астрономы выявили около сотни переменных звезд, среди которых немало хорошо изученных типов — Цефеид и RR-Лирид. Вселенная огромна, но во всех галактиках встречаются примерно одни и те же типы переменных звезд (просто потому, что другим взяться неоткуда, ведь законы, управляющие процессами внутри звезд во всей Вселенной общие). Переменный звезды в астрономии являются маркерами для определения расстояний до далеких объектов и из возрастных процессов.

Этот снимок шарового звездного скопления M14 включает наблюдения, сделанные в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах света. Астрономы использовали эти данные, чтобы лучше понять формирование и химический состав различных популяций звезд, находящихся в этом скоплении.
NASA, ESA, and F. D'Antona (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma); Image Processing: Gladys Kober

Относительно недавно — в 1938 году — в скоплении M14 вспыхнула новая звезда. Интересно, что астрономы тогда этого не заметили, и выявили вспышку только 26 лет спустя, исследуя архивные фотоснимки. Но более с тех пор такая удача ученым не улыбнулась, что неудивительно — вспышки новых и сверхновых звезд в шаровых скопления крайне редки.

Шаровое звездное скопление M14 (оно еще известно как NGC 6402) видимо практически из любой точки Земли (за исключением только окрестностей Северного географического полюса) из-за того, что расположено вблизи небесного экватора. Удобное для наблюдений время наступает в середине весны, а заканчивается в середине осени. Лучше всего наблюдать M14 летом.

Если у Вас есть сильный бинокль или телескоп, вы сможете отыскать это скопление немного западнее середины линии соединяющей звезды Бету и Ню Змееносца. Кстати, неподалеку расположены еще два интересных скопления — M10 и M12, которые тоже относятся к шаровым, хотя это вызывало некоторые споры в научной среде. Разговор об этих скоплениях у нас впереди.

Шаровое звездное скопление M14 в созвездии Змееносца — поисковая карта

Источник

_

[Андрей Климковский]

M13 — Большое шаровое звёздное скопление в Геркулесе

Подобно тому, как созвездие Андромеды знаменито своей галактикой, а созвездие Ориона — одноименной туманностью, примерно так же созвездие Геркулеса в среде любителей астрономии ассоциируется с роскошным шаровым скоплением Messier-13 — самым ярким из подобных вселенских структур, расположенных в пределах северного небесного полушария.

Друзья, для вас новая статья об одном из самых поразительных небесных сокровищ: https://astroreview.blogspot.com/2025/10/m13.html

_

[Dem]

Ядро той поглощенной галактики сохранило связность и тоже легко обнаруживается по стремительному движению навстречу общему галактическому потоку.

Если шаровые скопления это ядра галактик, то галактик совершенно другого типа - не имеющих сверхмассивной дыры в центре. И соответственно не проходивших стадию квазара.

[Андрей Климковский]

Ядро той поглощенной галактики сохранило связность и тоже легко обнаруживается по стремительному движению навстречу общему галактическому потоку.

Если шаровые скопления это ядра галактик, то галактик совершенно другого типа - не имеющих сверхмассивной дыры в центре. И соответственно не проходивших стадию квазара.

Ну, почему же - "Другого типа"? Это - не другого типа, а другой стадии развития.

И конечно речь не о галактиках масштаба Андромеды, и даже не Магелланова Облака. Млечный путь (как и другие монстры), сложен из галактик карликовых по теперешним меркам.

[Dem]

Ну, почему же - "Другого типа"? Это - не другого типа, а другой стадии развития.

Какой же другой стадии, если СМЧД в них не было, нет и никогда не будет? И газовых облаков, порождающих следующее поколение звёзд похоже тоже?
Это скорей другая ветвь развития, вот как у звёзд где начальная масса определяет по какому из нескольких путей пойдёт дальнейшая эволюция.

Млечный путь (как и другие монстры), сложен из галактик карликовых по теперешним меркам.

Вряд ли. Какое-то количество он конечно поглотил, но в целом подобные слияния не могут дать плоскую структуру. Она только из газа может получиться

[Андрей Климковский]

Какой же другой стадии, если СМЧД в них не было, нет и никогда не будет?

А вы думаете что все СМЧД в ядрах галактик внезапно обнаружились прямо с самого начала - с большого взрыва?

Я предполагаю, что они там копятся постепенно, сливаясь между собой - для них там вполне равновесное в гравитационном плане место. Для набора массы через слияние требуется время. Этого времени некоторые галактики не получили - оказались поглощенными. Но прежде из них был высосан газ - это первое, что теряет небольшая галактика перед слиянием. А когда газа нет, то и нет следующих поколений звёзд.

Да - эти ядра галактик остановились в развитии и были даже значительно разрушены. Совершенно верно - они пошли по другой ветви развития. Нельзя развиваться как самостоятельная галактика, будучи поглощенной другой большей галактикой.

Но до слияния они были ядром вполне обычной галактики - спиральной, скорее всего.

В астрономии существует много различных классификаций галактик, будто это все разные структуры. На мой взгляд, это все многочисленные проявления одного и того, но с различными нюансами.

И по современному моделированию большие плоские галактики с успехом образуются при последовательном слиянии некоторого количества галактик поменьше.

По сути - спиральная галактика - это единственное, во что может организоваться материя, если ей не сильно мешать. Но даже если мешать, она в большинстве случаев все равно приходит к спиральной форме, просто - позже.

Эллиптические галактик по сути являются теми же спиральными, у которых спирали выродились. Это не значит, что их совсем не осталось. Просто их поверхностная яркость сильно уменьшилась из-за того, что галактика потеряла газ и перестала рождать новые звезды, которые, как известно, наполняют спирали.

[Dem]

А вы думаете что все СМЧД в ядрах галактик внезапно обнаружились прямо с самого начала - с большого взрыва?

Не с БВ конечно, но с возникновения галактик чуть позже. Просто коллапс сверхмассивного же газового облака в центре без образования звезды.
А будущие ШС были просто слишком лёгкими для этого.

И по современному моделированию большие плоские галактики с успехом образуются при последовательном слиянии некоторого количества галактик поменьше.

Газовых облаков, через их прямое столкновение. А звезда слишком концентрированная масса, чтобы что-то могло повернуть её траекторию параллельно диску.

Эллиптические галактики

результат столкновения спиральных. Что при этом случилось с газом не особо понятно, явных концентраций не наблюдается, но через десяток миллиардов лет может и появятся.

[Андрей Климковский]

Просто коллапс сверхмассивного же газового облака в центре без образования звезды

Интересная гипотеза. Почему в этом случае материя не отреагировала на коллапс повышением температуры и запуском термоядерных реакций?

звезда слишком концентрированная масса, чтобы что-то могло повернуть её траекторию параллельно диску.

Странное утверждение. Вот, Вояджер 1 - не звезда, конечно, но в сравнении с газовым облаком вполне себе компактный объект - летел себе в плоскости эклиптики, но после взаимодействия с Титаном изменил плоскость движения, и покинул эклиптику.

Почему звезда так не может. Просто нужна другая звезда... может быть чуть побольше массой.

"Эллиптические галактики"
результат столкновения спиральных

Просто посмотрите на эллиптические (или - их таковыми просто традиционно называют) спутники Галактики Андромеды. Они некогда были спиральными - карликовыми, но спиральными. А потом что? - Встретилась на пути Спиральная галактика побольше, и забрала себе их спирали - как наиболее динамический компонент, а ядро или Балдж оказались более связанной структурой, и потому не успели разрушиться, но процесс идет. Это даже на снимках видно, как из Андромединых сателлитов газ и звёзды широким потоком перелетают к сторону крупной галактики.

Это один из механизмов.

Есть гигантские эллиптические галактики. Они, конечно образовались через слияние галактик поменьше - всяких - спиральных и не очень. Но отсутствие спиралей у них объясняется не сложностью их формирования, а вырождением, когда новым звездам взяться не из чего. Вероятнее всего эти галактики лишились газа под действием активных процессов в ядре (которые часто запускаются при слияниях - хороший пример M82) - часть газа уходит в бурное звездообразование, и за миллионы лет образуется несоизмеримое количество гигантов, которые тут же прогорают, хотя этот резерв был как бы рассчитан на многие миллиарды лет (ну, условно выражаясь), а другая часть газа покидает галактику из-за потока звёздных ветров от тех же гигантов (коль скоро их много становится в одночасье) и из-за джетов, струящихся из ядра - не всегда осевые, и чаще всего нет, играют роль метлы.

Вполне возможно, что значительная часть газа, покинувшего диск перераспределяется в гало, и провоцирует там альтернативную волну звёздообразования, из-за чего сфероидальная составляющая галактики становится оптически более выражена, а спирали - менее выраженными.

Но это отнюдь не кинематический процесс.

[Dem]

Почему в этом случае материя не отреагировала на коллапс повышением температуры и запуском термоядерных реакций?

Почему не отреагировала? Просто температуры оказалось недостаточно - слишком большая масса газа.
Например у СМЧД в центре нашей галактики плотность всего 20кг/м3. Это водород под давлением 200 атм.

Почему звезда так не может. Просто нужна другая звезда

Только она при этом улетит из плоскости. Такой вот биллиард. А наша полетит в произвольном направлении, вероятность попасть в плоскость порядка 1%

[Андрей Климковский]

Почему не отреагировала? Просто температуры оказалось недостаточно - слишком большая масса газа.
Например у СМЧД в центре нашей галактики плотность всего 20кг/м3. Это водород под давлением 200 атм.

Этот механизм еще никак не описан, и просто посчитано, что средняя плотность СМЧД не такая уж и высокая, как у тех же белых карликов. Но суть в том, что совершенно неизвестны процессы, которые могли бы вот так аккуратно, равномерно, изотропно локализовать некоторое количество вещества, массой с небольшую галактику. Малейшая неоднородность в этом веществе привела бы к полной дестабилизации и разбрызгиванию материи по объему галактики.

теоретически такое возможно, но лишь в случае полного, абсолютного отсутствия каких либо сторонних действий.

Ну, это как перегретая жидкость мгновенно выкипает, если вдруг что-то нарушит её шаткое равновесие.

А накопительный механизм формирования СМЧД вполне хорошо работает - никаких специальных условий ему не надо. Он вполне себе самоподдерживающийся. Другое дело, что пока он представляется слишком долгим, но лишь если экстраполировать современность на процессы ранней Вселенной, а ведь в ранней Вселенной много могло протекать быстрее. Мы не видим поблизости звёзд первого поколения? А они были. Все куда-то делись. Очевидно, их жизнь была куда более скоротечной, но об этом мы пока только теоретически рассуждаем.

Только она при этом улетит из плоскости. Такой вот биллиард.

Да. Такое происходит. При слиянии галактик некоторая часть звёздного населения рассеивается. Это неизбежно.

Но именно описанный Вами исход совсем не обязателен.

Во-первых, ничто не запрещает двум звездам, изначально обращающимся вне плоскости, после взаимодействия оказаться одновременно в этой плоскости. Во-вторых, по началу ведь никакой плоскости и нет.

Не стоит забывать, что галактики плоскими не рождаются. Галактики плоскими становятся, равно как и планетные системы - из облака в протопланетный диск. И в итоге мы видим, как в любой планетной системе начинает проявляться ярко выраженная плоскость. Всё к ней стремится. Конечно, находятся исключения. Но они лишь подчеркивают правило. И мы даже не знаем пока насколько эти исключения скоротечны и вызваны постоянным внешним притоком возмущений.

[Dark Antimatter]

Какой же другой стадии, если СМЧД в них не было, нет и никогда не будет?

есть шаровики с дырами средних масс (IMBH)

[Dark Antimatter]

эллиптические галактики старые, получившиеся после слияния спиральных и устаканивания, почти без газа и звездообразования.

[Андрей Климковский]

эллиптические галактики старые, получившиеся после слияния спиральных и устаканивания, почти без газа и звездообразования.

Не старее Вселенной. Млечный путь - тоже не самая молодая галактика.

Как я понимаю, главный вопрос этой дискуссии вышел за пределы обсуждения звёздных скоплений и перекинулся на галактики (я заводил для галактик отдельную тему, ну да ладно). Суть вопроса в том, почему одни галактики одни, а другие галактики другие? Я склонен считать, что - так уж получилось, хотя исходно они принципиально одни и те же ;-)

_

[Dem]

Но суть в том, что совершенно неизвестны процессы, которые могли бы вот так аккуратно, равномерно, изотропно локализовать некоторое количество вещества, массой с небольшую галактику. Малейшая неоднородность в этом веществе привела бы к полной дестабилизации и разбрызгиванию материи по объему галактики.

Так не нужно изотропности. И вообще всё примерно как при звёздообразовании - неоднородности слишком малы, чтобы разбрызгать, хотя джеты на полюсах скорей всего будут. Как минимум до стадии непрозрачной плазмы газ сожмётся без проблем, а это уже какая плотность?
И потом всё это перерастает в квазар.

[Андрей Климковский]

Так не нужно изотропности.

Нужно. В противном случае мы получим просто звёздное скопление, чего, кстати, во Вселенной навалом.

[Dark Antimatter]

Суть вопроса в том, почему одни галактики одни, а другие галактики другие? Я склонен считать, что - так уж получилось, хотя исходно они принципиально одни и те же ;-)

Не всё так просто) У теоретиков-космологов доминирует иерархическая концепция, по которой галактики формируются и эволюционируют путем слияния и укрупнения темных гало: темная материя "кучкуется", а за ней, если имеется, то подтягивается барионная. И есть много наблюдательных проблем, которые "не сходятся" с расчетами: недостаток карликовых галактик, массивные скопления и прочие объекты на больших z, старость эллиптических галактик высокой металличности и разные другие.

[Андрей Климковский]

недостаток карликовых галактик

Этот недостаток - явление относительное. Наука его рассматривает исходя из того, сколько обнаружено, посчитано, и накинуто сверху в качестве компенсации необнаруженного и непосчитанного. На каждом этапе есть свои промахи. Например, такое явление как "галактики с низкой поверхностной яркостью" (LSB) обнаружены и стали как-то исследоваться совсем недавно. Фактически, они совсем не исследованы. А сколько среди них карликовых?

А сколько карликовых галактик на значительном отдалении от нас? - их там может оказаться существенно больше, чем в той сфере, в которой они легко обнаруживаются, ведь поодаль нам открываются иные космологические эпохи - еще до формирования большей части галактик гигантов (просто потому что на все эти слияния у них не было достаточно времени), но карлики с такого расстояния заметить, правильно распознать и посчитать труднее.

Неравномерность распределения - как галактик-карликов, так и галактик вообще - тоже усложняет оценку их общего количества.

[Dark Antimatter]

В результате симуляций в Локальной Группе получаются сотни карликовых галактик, а обнаружено меньше ста.
Возможно, их недостаток имеет прямое отношение и к LSB-галактикам и к гипотетическим карликовым темным галактикам, и к темной материи.

[Dem]

Так не нужно изотропности.

Нужно. В противном случае мы получим просто звёздное скопление, чего, кстати, во Вселенной навалом.

Ну ужмётся газ во вращающийся диск - он хоть и не изотропный, но и скопление на выходе не даст.

[Андрей Климковский]

Так не нужно изотропности.

Нужно. В противном случае мы получим просто звёздное скопление, чего, кстати, во Вселенной навалом.

Ну ужмётся газ во вращающийся диск - он хоть и не изотропный, но и скопление на выходе не даст.

И СМЧД - тоже