Зоряні скупчення та асоціації

Загальна астрономія. Зоряні скупчення та асоціації

За сучасними даними, не менше 70% зірок Галактики входять до складу подвійних і кратних систем, а поодинокі зірки (як, наприклад, наше Сонце) - це, швидше, виняток із правил. Але нерідко зірки збираються і в більш численні "колективи" - зоряні скупчення. Зоряне скупчення - група зірок, розташованих в просторі недалеко один від одного, пов'язаних загальним походженням і взаємним тяжінням. Всі входять в скупчення зірки знаходяться від нас на одній відстані (з точністю до розмірів скупчення) і мають приблизно однаковий вік і хімічний склад, але в той же час вони знаходяться на різних стадіях еволюції (яка визначається початковою масою кожної зірки), що робить їх зручним об'єктом для перевірки теорій походження і еволюції зірок. Розрізняються два види зоряних скупчень: кульові і розсіяні. Спочатку такий поділ було прийнято за зовнішнім виглядом, але в міру подальшого вивчення стало ясно, що кульові і розсіяні скупчення несхожі буквально у всьому - за віком, зоряного складу, характеру руху і т.д.

Кульові зоряні скупчення налічують в своєму складі від десятків тисяч до мільйонів зірок. Для цього типу скупчень характерна правильна сферична або кілька сплюснута форма (яка, мабуть, є ознакою осьового обертання скупчення). Але відомі і бідні зірками скупчення, за зовнішнім виглядом відрізнити від розсіяних (наприклад, NGC 5053), і віднесені до кульовим за характерними особливостями діаграми "спектр-світність". Двом найяскравішим з кульових скопленіяй присвоєні позначення омега Центавра (NGC 5139) і 47 Тукана (NGC 104), як звичайним зіркам, оскільки завдяки значному мабуть блиску (+3. M 6 і +4. M 1 відповідно) вони добре видно неозброєним оком , але тільки в південних країнах. А в середніх широтах північної півкулі для неозброєного ока доступні, хоча і з труднощами (навіть для темного незасвеченного неба), тільки два - в сузір'ях Стрільця (М22) і Геркулеса (М13).

Омега Центавра - одне з найяскравіших і по абсолютній зоряній величині, для нього вона становить -10. m 2, в той час як у одного з найслабших (NGC 6366) - всього -5. m. Лінійні діаметри кульових скупчень в основному складають від 15 до 200 пк, при цьому концентрація зірок в їх центральних областях досягає тисяч і десятків тисяч в 1 пк 3 (в околицях Сонця - всього 0.13 зірки на 1 пк 3). Видимі кутові розміри залежать і від лінійного діаметра, і від відстані до скупчення, і тому розрізняються сильніше. Найбільше - це знову омега Центавра (54 '- більш ніж в півтора рази більше видимого діаметра Місяця!), А з видимих ​​в середніх широтах північної півкулі - М4 у Скорпіоні (34', і до того ж воно - одне з найближчих, до нього 2 кпк) і вже згадане М22 в Стрільці (32 '). У найдрібніших видимий кутовий розмір становить близько 1 '.

Кульових скупчень в Галактиці в даний час відомо близько 150, але очевидно, що це тільки невелика частина з існуючих насправді (повне їх число оцінюється приблизно в 400-600). Їх розподіл по небесній сфері нерівномірне - вони сильно концентруються до галактичного центру, утворюючи навколо нього протяжне гало. Приблизно половина з них розташована не далі 30 градусів від видимого центру Галактики (в Стрільці), тобто в області, площа якої становить лише на 6% від всієї площі небесної сфери. Такий розподіл є наслідком особливостей звернення кульових скупчень навколо центру Галактики, характерне для об'єктів сферичної підсистеми - по сильно витягнутих орбітах. Один раз за період (10 8 -10 9 років) кульове скупчення проходить через щільні центральні області Галактики і її диск, що сприяє "виметення" міжзоряного газу зі скупчення (спостереження підтверджують, що газу в цих скупченнях дуже мало). Деякі кульові скупчення знаходяться так далеко від центру Галактики (NGC 2419 - 100 кпк), що їх можна віднести до межгалактическим.

Розсіяні зоряні скупчення містять відносно небагато зірок - від декількох десятків до декількох тисяч, і ні про яку правильній формі тут, як правило, вже не йдеться. Найвідомішим розсіяним скупченням є Плеяди, видимі в сузір'ї Тельця. У тому ж сузір'ї знаходиться ще одне скупчення - Гіади - група слабких зірок навколо яскравого Альдебарану.

Раасеянних зоряних скупчень відомо близько 1200, але вважається, що їх в Галактиці їх набагато більше (близько 20 тисяч). Вони також розподілені по небесній сфері нерівномірно, але, на відміну від кульових скупчень, сильно концентруються до площини Галактики, тому практично всі скупчення цього типу видно поблизу Чумацького Шляху, і в основному віддалені не більше 2 кпк від Сонця. Цим фактом пояснюється, чому спостерігається настільки мала частка із загальної кількості скупчень - багато хто з них занадто далекі і губляться на тлі високої зоряної щільності Чумацького Шляху, або приховані поглинають світло газово-пиловими хмарами, також зосередженими в галактичної площини. Як і інші об'єкти диска Галактики, розсіяні скупчення обертаються навколо галактичного центру по орбітах, близьким до кругового. Діаметри розсіяних скупчень від 1.5 пк до 15-20 пк, а концентрація зірок становить від 1 до 80 на 1 пк 3. Як правило, скупчення складаються з відносно щільного ядра і більш розрядженою крони. Серед розсіяних скупчень відомі подвійні (як, наприклад, хі і аш Персея) і кратні, тобто групи, що характеризуються їх просторової близькістю і подібними власними рухами і променевими швидкостями.

Інша особливість розсіяних скупчень - що вони нерідко бувають видно спільно з газовопилевой туманністю - залишком хмари, з якого зірки цього скупчення колись утворилися. Зірки можуть розігрівати або висвітлювати "свою" туманність, роблячи її видимою. Відомі всім Плеяди (див. Фото) теж занурені в блакитну холодну туманність. У галактиці розсіяні скупчення можуть бути тільки там, де багато газових хмар. У спіральних галактиках, таких, як наша, такі місця в достатку зустрічаються в плоскої складової галактики, і молоді скупчення служать непоганими індикаторами спіральної структури, оскільки за час, що минув з моменту формування, вони не встигають втекти від спіральних гілок, в яких це формування відбувається .

Особливою різновидом розсіяних скупчень є рухомі скупчення. для яких вдається точно виміряти власні руху входять до нього зірок. Прикладами таких скупчень є Гиади, Плеяди, Ясла і деякі інші. Продовження напрямків цих рухів (або назад, або вперед) перетинаються в точці, яка називається радіантом - це сходження паралельних ліній внаслідок перспективи. Вивчення таких скупчень має фундаментальне значення у зв'язку з тим, що знання власних рухів зірок, їх променевих швидкостей і кутових відстаней до радіанта дозволяє обчислити повну просторову швидкість цих зірок, а отже - точну відстань до них (точніше, ніж методом тригонометричного паралаксу). А знання відстані дає можливість хоча б для одного скупчення "відкалібрувати" діаграму "спектр-світність", тобто прив'язати її до абсолютних зоряним величинам. Така прив'язка дуже важлива для визначення відстаней до інших скупчень по одержуваних безпосередньо зі спостережень діаграм "спектр-видимий блиск", оскільки поєднання головної послідовності такої діаграми і "откалиброванной" відразу дає різницю між видимою та абсолютною величинами, що залежить тільки від відстані. Як "опорного" скупчення найзручніше використовувати Гиади, як найближче (40 пк), і можна без перебільшення сказати, що до недавнього часу (до запуску місії HIPPARCOS) на Гиадами трималася вся шкала міжзоряних відстаней.

Зоряні асоціації - розріджені групи зірок, вік яких не перевищує декількох десятків мільйонів років (при цьому наймолодшим з них - не більше мільйона років). Зазвичай зоряна асоціація має розмір 50-100 пк і містить від декількох зірок до декількох сотень, тим самим відрізняючись від молодих зоряних скупчень великим розміром і меншою щільністю зірок. Тяжіння між зірками в асоціаціях зазвичай занадто мало, щоб утримати їх разом, і тому асоціації існують недовго (за космічними мірками) - всього за 10-20 млн. Років вони розширюються настільки, що їх зірки вже не виділяються на тлі інших зірок. Існування в Галактиці зоряних скупчень і асоціацій самого різного віку незаперечно свідчить про те, що зірки формуються не поодинці, а групами, а сам процес зореутворення триває і в даний час. Прикладом зоряної асоціації є група молодих блакитних зірок в сузір'ї Оріона, ядром яких є "трапеція Оріона".

Не тільки входять в скупчення зірки, а й самі скупчення не вічні. Відстані між зірками в розсіяних скупченнях відносно великі, а значить - малі і сили гравітаційної взаємодії. За мільйони років внаслідок приливної дії Галактики скупчення поступово розпадаються - що входять до них зірки все більше віддаляються один від одного і поступово втрачають гравітаційні зв'язку. Іноді по загальному руху і відстані до групи зірок можна вгадати в ній колишнє розсіяне скупчення. Такі групи називаються зоряними потоками. Мало кому відомо, що 5 зірок Ковша Великої Ведмедиці входять в одну з таких груп (див. Фото зліва), розташовану особливо близько до Сонця (приблизно 28 пк), і тому занімет на небі велику площу. Цей потік складається приблизно з 100 зірок, серед яких - Гемма (альфа Північної Корони), і навіть Сіріус!

В темі про зоряних скупченнях не зайве буде наостанок згадати і про астеризм - характерних змінах (нерідко - правильної форми, або нагадує контур якогось предмета), утворених випадковими, ніяк між собою не пов'язаними зірками. Астеризм вважаються і великі освіти, на кшталт фігур сузір'їв (наприклад, головні зірки фігури Оріона звуться астеризму "Метелик"), і навіть - відразу кількох сузір'їв (так, Вега, Денеб і Альтаїр утворюють добре відомий "весняно-літній трикутник"), і зовсім дрібні, видимі в бінокль або телескоп (наприклад, астеризм "Вішак" в Лисичці). Ніякого наукового інтересу астеризми не уявляють, але з естетичної точки зору бувають досить ефектними.