Gromady kuliste tworzą nowe gwiazdy zasysając gaz ze swojego otoczenia

stellarparen

Pośród najbardziej zachwycających obiektów wszechświata jedno z czołowych miejsc zajmują połyskujące, gęste skupiska gwiazd, które znamy jako gromady kuliste. Astronomowie od dawna uważali, że miliony gwiazd w gromadzie kulistej powstawały mniej więcej w tym samym czasie, i że gwiazdy danej gromady są mniej więcej w tym samym wieku niczym gwiezdne bliźnięta. Jednak najnowsze przypadki odkrywania młodych gwiazd w starych gromadach kulistych mocno zaburzyły ten obraz.

Zamiast tworzyć wszystkie gwiazdy w tym samym wieku, gromady kuliste mogą w jakiś sposób tworzyć drugie, a nawet trzecie pokolenia składające się z tysięcy gwiazd w innym wieku. Najnowsze badania prowadzone przez badaczy z Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics (KIAA) na Uniwersytecie Pekińskim, w których brali także udział astronomowie z Northwestern University, Adler Planetarium oraz Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Chińskiej Akademii Nauk (NAOC), mogą doprowadzić do rozwiązania zagadki wtórnych pokoleń gwiazd.

Korzystając z obserwacji przeprowadzonych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zespół badawczy po raz pierwszy odkrył młode generacje gwiazd w gromadach kulistych, które powstały dzięki gazowi zasysanemu z otoczenia gromady kulistej. Ta metoda stoi w sprzeczności z powszechnie przyjętą konwencją w ramach której pierwsze gwiazdy gromady wywiewają z wiekiem gaz, który potem pobudza kolejne procesy gwiazdotwórcze.

Wyniki badań zostały dzisiaj opublikowane w periodyku Nature.

„Te nowe badania oferują wytłumaczenie problemu wielu generacji gwiazd w gromadach kulistych,” mówi główny autor opracowania Chengyuan Li, astronom z KIAA i NAOC, który także pracuje w Purple Mountain Observatory. „Nasze badania wskazują, że paliwo do procesów gwiazdotwórczych prowadzących do powstania nowych populacji gwiazd znajduje się na zewnątrz gromady, a nie w jej wnętrzu.”

„Nasze wytłumaczenie mówiące o tym, że wtórne populacje gwiazd powstają z gazu przyciągniętego z otoczenia gromady jest jak dotąd najlepiej udokumentowanym,” mówi Richard de Grijs, astronom w KIAA. „Gromady kuliste okazały się zatem dużo bardziej złożone niż nam się wydawało.”

Gromady kuliste to sferyczne, gęsto upakowane grupy gwiazd krążące wokół galaktyk. Wokół naszej galaktyki – Drogi Mlecznej – krąży kilkaset gromad kulustych. Większość tych lokalnych, masywnych gromad kulistych składa się ze starych gwiazd, jednak zespół naukowców z KIAA skupił się na młodych gromadach krążących wokół dwóch pobliskich galaktyk karłowatych – Obłoków Magellana.

W szczególności naukowcy skupili się na obserwowanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a gromadach kulistych NGC 1783 i NGC 1696 w Wielkim Obłoku Magellana oraz  NGC 411 w pobliżu Małego Obłoku Magellana. Naukowcy zazwyczaj badają wiek gwiazd przyglądając się ich barwie i jasności. W gromadzie NGC 1783 Li, de Grijs wraz ze współpracownikami zaobserwowali początkową populację gwiazd w wieku 1.4 miliarda lat oraz dwie młodsze populacje, które powstały 890 milionów i 450 milionów lat temu.

Jakie jest najprostsze wytłumaczenie istnienia tych różnych populacji gwiazd w gromadzie? Niektóre gromady kuliste mogą zachowywać wystarczającą ilość gazu, aby tworzyć wiele pokoleń gwiazd – jest to jednak mało prawdopodobne, twierdzi współautor opracowania Aaron M. Geller z Northwestern University oraz Adler Planetarium w Chicago.

„Po powstaniu najmasywniejszych gwiazd są one niczym tykające bomby, których życie skończy się w ciągu zaledwie 10 milionów lat potężnym wybuchem supernowej i doprowadzi do usunięcia pozostającego w otoczeniu gazu i pyłu,” mówi Geller. „Dopiero potem mniej masywne gwiazdy, których czas życia jest dłuższy, a jego koniec mniej gwałtowny, może pozwolić na powstanie nowych zapasów gazu i pyłu.”

Zespół badaczy z KIAA zaproponował jednak alternatywną teorię, w ramach której gromady kuliste mogą zasysać gaz i pył ze swojego otoczenia podczas podróży wokół galaktyki macierzystej. Teoria nowych gwiazd powstających w gromadach, które zasysają gaz z otoczenia pojawiła się już w artykule naukowym opublikowanym w 1952 roku. Ponad pół wieku później, ten sam pomysł doczekał się dowodów obserwacyjnych.

W ramach badań, naukowcy z KIAA przeanalizowali obserwacje tych gromad gwiazd przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, a następnie Geller i Claude-André Faucher-Giguère przeprowadzili obliczenia, które wskazują, że postulowana teoria może być prawdziwa w badanych gromadach kulistych.

„Ostatecznie wykazaliśmy, że idea gromad tworzących nowe gwiazd z zassanego z otoczenia gromady gazu może faktycznie działać,” powiedział de Grijs, „i to nie tylko w przypadku tych trzech gromad kulistych, ale prawdopodobnie dla wielu innych.”

Dalsze badania mają na celu sprawdzenie tej teorii na innych gromadach kulistych krążących wokół Obłoków Magellana i Drogi Mlecznej.

Więcej informacji:

Źródło: Nature / phy.so