что такое звездные скопления и ассоциации
Скопления и ассоциации звезд
Многие звезды галактики собраны в тесные группы — скопления. Звездными скоплениями называют группы звезд, связанных общим происхождением, общим положением в пространстве и общим движением.
Звездные скопления разделяются на два класса. Шаровые обладают сферической формой, исключительно богаты звездами и сосредоточены в основном лишь в одной стороне неба, в полусфере с центром в созвездии Стрелец. Скопления второго класса — рассеянные — встречаются только в пределах полосы Млечного Пути или вблизи него. По сравнению с шаровыми они обладают меньшей звездной плотностью и менее четкой формой. Скопления разных типов различаются по химическому составу, положению в Галактике, возрасту и типам звезд.
Масса рассеянных скоплений невелика, и их гравитационное поле не в состоянии долго противодействовать разрушению скоплений. Просуществовав около миллиарда лет, они растворяются в звездном океане Галактики. В самых молодых скоплениях сохраняется достаточно плотный межзвездный газ и звезды продолжают рождаться из газа у нас на глазах. В рассеянных скоплениях много массивных ярких светил, переменных и вспыхивающих звезд различных видов, звезд с необычным химическим составом. В среднем содержание различных элементов в рассеянных скоплениях близко к солнечному, а также зависит от расстояния до центра Галактики. Чем ближе скопление к центру, тем больше в нем тяжелых элементов.
Рассеянных скоплений известно гораздо больше, чем шаровых. Всего сейчас обнаружено более 3000 рассеянных скоплений. Самые известные из близких скоплений — Плеяды и Гиады в созвездии Телец. Из-за многочисленности рассеянных скоплений в Галактике некоторые из них оказались близки к Солнцу. Например, до скопления Гиады всего 40 пк. Как правило, рассеянное скопление состоит из нескольких сотен или тысяч звезд, наиболее богатые содержат около 10 тыс. членов.
Помимо рассеянных скоплений известен еще один тип группировок молодых звезд, объединенных общим происхождением. Это звездные ассоциации. Они более разрежены, чем скопления, и превосходят последние по размерам: типичная их протяженность — порядка 100 пк. В ассоциации может содержаться от нескольких до нескольких десятков горячих голубых звезд высокой светимости. Некоторые звезды в ассоциациях настолько молоды, что еще не сформировались окончательно.
Ассоциации часто связаны с массивными облаками холодного молекулярного газа, из которого и возникают звезды. Образовавшиеся массивные звезды своим мощным излучением и звездным ветром сообщают межзвездной среде большую энергию, нагревая окружающий газ и выметая его из ассоциации. В результате звездная группировка оказывается неустойчивой и, расширяясь, постепенно теряется на фоне окружающих звезд значительно быстрее, чем рассеянные скопления.
Звезды в шаровом скоплении сильно сосредоточены к центру. Крупнейшие скопления содержат свыше миллиона звезд и имеют диаметры от 20 до 100 пк. Это старейшие объекты нашей Галактики, которые образовались одновременно с ней и сохранили химический состав гигантского догалактического облака с низким содержанием тяжелых химических элементов, которые образуются только на конечных стадиях эволюции звезд. Шаровые скопления образованы маломассивными звездами, находящимися на поздних стадиях эволюции, белыми карликами, нейтронными звездами и, возможно, черными дырами. Возраст шаровых скоплений превышает 12 млрд лет. Расстояния до шаровых скоплений — не менее тысячи парсек. Сейчас их известно около 200, всего же их в Галактике может быть несколько сотен.
Окрестности Солнца
Окрестностями Солнца называют такой минимальный объем Галактики, в котором доступными современной астрономии средствами можно наблюдать и изучать достаточно большое число звезд различных типов, в том числе звезд очень низкой светимости. Это сфера радиусом около 25 пк, которая содержит более пяти тысяч звезд различных типов. Нашими соседями по Галактике являются наиболее типичные, холодные, слабые звезды. Почти 2/3 из них составляют очень слабые красные карлики с массами в 3–10 раз меньше солнечных.
Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6%. Они находятся на различных этапах своей жизни. Белых и желтоватых звезд с массами от 1,5 до 2 солнечных — единицы, а более массивных нет вообще. Наблюдается 18 звездных остатков — белых карликов, которые исчерпали всю свою энергию и медленно остывают, высвечивая имеющиеся запасы тепла. С очень большим трудом обнаруживаются и слабые объекты, которые из-за малой массы никогда не станут звездами, — коричневые карлики. Их пока насчитывают лишь около двух десятков. 31% наших соседей группируются в кратные системы (двойные, тройные и т. д.), а ближайшей к нам звездой является компонент тройной системы, слабый красный карлик Проксима Центавра, расстояние до которой равно 4,2 световых года.
Звездные скопления и ассоциации
Глубокий снимок Плеяд
С самых древних времен человек обращал свой взор к небесам, где сияли недоступные, но манящие своей неповторимой красотой бесчисленные звездные скопления.
История
Рисунки звезд, которые видели древние жители Земли складывались в различные причудливые картины, которым присваивались звучные эпические имена. Туманность Андромеды, созвездие Кассиопеи, Большая Медведица и Гидра – это только малая часть названий, позволяющих судить о том, какие ассоциации вызывали сверкающие на темном полотне небосклона далекие удивительные светила. Считалось, что судьбы людей неразрывно связаны с взаиморасположением звезд, которые способны принести рожденному под ними как богатство, счастье и удачу, так и горечь, беды и разочарования.
Значение звездных скоплений для астрономии
Звездное скопление Мессье 7, снимок ESO
С развитием цивилизации мистико-поэтические представления о строении небесного свода существенно видоизменились и систематизировались, приобретя гораздо более рациональные очертания, но исторические звучные названия сохранились. Оказалось, что кажущиеся близкорасположенными звезды могут в реальности находиться далеко друг от друга и наоборот. Поэтому возникла необходимость создать звездную иерархию, соответствующую современным представлениям о мироздании. Так, в астрономической классификации появился термин «звездные скопления», объединяющий группу звезд, движущихся в своей галактике как одно целое.
Эти образования чрезвычайно интересны тем, что входящие в них светила, были образованы примерно одновременно и располагаются по космическим меркам на одном расстоянии от земного наблюдателя, что дает дополнительные возможности, позволяя сравнивать излучение от различных источников одного скопления без соответствующих поправок. Сигналы, поступающие от них, искажаются одинаково, что существенно облегчает работу астрофизиков, изучающих структуру и эволюцию звездных систем и Вселенной в целом, принципы формирования галактик, процессы звездообразования и их разрушения, а также многое другое.
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.
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».
Материалы по теме
Размеры звезд 
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
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.
Звездные скопления и ассоциации
Глубокий снимок Плеяд
С самых древних времен человек обращал свой взор к небесам, где сияли недоступные, но манящие своей неповторимой красотой бесчисленные звездные скопления.
История
Рисунки звезд, которые видели древние жители Земли складывались в различные причудливые картины, которым присваивались звучные эпические имена. Туманность Андромеды, созвездие Кассиопеи, Большая Медведица и Гидра – это только малая часть названий, позволяющих судить о том, какие ассоциации вызывали сверкающие на темном полотне небосклона далекие удивительные светила. Считалось, что судьбы людей неразрывно связаны с взаиморасположением звезд, которые способны принести рожденному под ними как богатство, счастье и удачу, так и горечь, беды и разочарования.
Значение звездных скоплений для астрономии
Звездное скопление Мессье 7, снимок ESO
С развитием цивилизации мистико-поэтические представления о строении небесного свода существенно видоизменились и систематизировались, приобретя гораздо более рациональные очертания, но исторические звучные названия сохранились. Оказалось, что кажущиеся близкорасположенными звезды могут в реальности находиться далеко друг от друга и наоборот. Поэтому возникла необходимость создать звездную иерархию, соответствующую современным представлениям о мироздании. Так, в астрономической классификации появился термин «звездные скопления», объединяющий группу звезд, движущихся в своей галактике как одно целое.
Эти образования чрезвычайно интересны тем, что входящие в них светила, были образованы примерно одновременно и располагаются по космическим меркам на одном расстоянии от земного наблюдателя, что дает дополнительные возможности, позволяя сравнивать излучение от различных источников одного скопления без соответствующих поправок. Сигналы, поступающие от них, искажаются одинаково, что существенно облегчает работу астрофизиков, изучающих структуру и эволюцию звездных систем и Вселенной в целом, принципы формирования галактик, процессы звездообразования и их разрушения, а также многое другое.
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.
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».
Материалы по теме
Размеры звезд
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
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.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Звёздные скопления и ассоциации
Как вы уже знаете, число одиночных звезд меньше, чем звезд, составляющих двойные и кратные системы. Кроме того, в Галактике существуют различные по численности объектов и по своей форме скопления звезд.
Звёздное скопление — группа звёзд, которые расположены близко друг к другу и связаны взаимным тяготением.
Различаются два вида звёздных скоплений: шаровые и рассеянные.
В рассеянных скоплениях звёзд относительно немного — от нескольких десятков до нескольких тысяч. Самым известным рассеянным скоплением являются Плеяды, видимые в созвездии Тельца (см. рис. 1 на цветной вклейке XV). В том же созвездии находится ещё одно скопление — Гиады — треугольник из слабых звёзд вблизи яркого Альдебарана. Часть звёзд, относящихся к созвездию Большой Медведицы, также составляет рассеянное скопление. Практически все скопления этого типа видны вблизи Млечного Пути. Известно около 1200 рассеянных скоплений, но считается, что их в Галактике может быть в несколько десятков раз больше.
Шаровые звёздные скопления насчитывают в своём составе сотни тысяч и даже миллионы звёзд. Некоторые скопления, в частности М13 в созвездии Геркулеса (рис. 6.3), можно увидеть невооружённым глазом в особо ясную погоду вдали от крупных городов. Шаровые скопления распределяются в Галактике по-иному: большая часть расположена вблизи её центра, а по мере удаления от него их концентрация в пространстве уменьшается. В Галактике известно около 150 шаровых звёздных скоплений.
Различия двух типов скоплений касаются также их звёздного «населения». В состав рассеянных скоплений входят в основном звёзды, относящиеся (как и Солнце) к главной последовательности. В шаровых — очень много красных гигантов и субгигантов, главную последовательность представляют только самые маломассивные звёзды — красные карлики.
Звёздные скопления явились такими объектами, при изучении которых астрономы получили редкостную возможность осуществить своеобразный эксперимент. При проведении научных исследований задача нередко заключается в том, чтобы, изменяя какой-то один параметр (например, температуру) и оставляя все остальные неизменными, изучить, как этот параметр влияет на характер наблюдаемого явления. Для всех звёзд данного скопления последние две из трёх основных характеристик звёзд — массы, химического состава и возраста — можно (в первом приближении) считать одинаковыми. Очевидно, что эти звёзды не случайно оказались в одном месте, а скорее всего когда-то образовались все вместе из одного и того же вещества. Следовательно, наблюдаемое различие их свойств определяется только тем, что эволюция звёзд, различных по массе, происходит по-разному. Это намного облегчает задачу сравнения выводов теории внутреннего строения и эволюции звёзд с результатами наблюдений.
Оказалось, что среди хорошо изученных звёздных скоплений (их около 500) нет ни одного, для которого диаграмма «спектр — светимость» противоречила бы выводам теории звёздной эволюции.
Таким образом, различия скоплений двух типов объясняются, согласно современным представлениям, различием возраста звёзд, входящих в их состав, а следовательно, и возраста самих скоплений. Расчёты показали, что возраст многих рассеянных скоплений не более 1 —2 млрд лет, в то время как возраст шаровых скоплений значительно больше и может достигать 11—13 млрд лет.
Группировки наиболее молодых звёзд, не связанных гравитационно, получили название звёздных ассоциаций. Возраст некоторых из них не превышает миллиона лет. Ассоциации существуют недолго (по космическим меркам) — всего за 10—20 млн лет они расширяются настолько, что их звёзды уже невозможно выделить среди других звёзд.
Существование в Галактике звёздных скоплений и ассоциаций самого различного возраста свидетельствует о том, что звёзды формируются не в одиночку, а группами, а сам процесс звёздообразования продолжается и в настоящее время.