Шаровые скопления звезд и где они встречаются
Что представляют собой шаровые скопления? Из самого названия, очевидно, что это объединение звёздных тел по форме напоминающее шар.
По определению, в астрономии это скопление звезд, которые связаны между собой гравитационными силами и вращаются вокруг галактического центра. Можно сказать, что такая группа светил движется, как спутник.
Шаровое скопление звезд
Звёздное скопление является группой, в которой каждый звездный объект связан с соседним гравитационным полем. К тому же, они образованы из одного гигантского молекулярного облака. А их движение едино, как одно целое.
Галактический центр — небольшая область в центральной части галактики, в которой рождаются светила и находится ядро звёздной системы.
Помимо этого, существуют рассеянные скопления. Но они отличаются более слабой гравитацией между элементами.
Галактика
Какие особенности имеют шаровые скопления
- Во-первых, они находятся в сферическом гало (основная часть составляющей нашей Галактики).
- Во-вторых, в них намного больше светил.
- В-третьих, их возраст намного больше.
- В-четвёртых, они отличаются симметричной сферической формой;
- И наконец, внутри них концентрация звёзд повышается к центру. То есть, чем ближе к нему, тем большее количество тел вокруг него. Другими словами, они более плотно расположены друг к другу.
Вероятно, поэтому в Млечном Пути шаровые скопления, в значительной мере, сосредоточены непосредственно вблизи ядра. Также их большое количество лежит в области вокруг галактического ядра.
По оценке учёных, концентрация в центральных районах таких соединениях может быть от 100 до 1000 звёзд на один кубический парсек. Причем расстояние между элементами примерно 3-4,5 трлн км.
Как оказалось, шаровые скопления имеют диаметр 20-60 парсек, а масса примерно от десяти до миллиона солнечных масс.
Гигантские скопления звезд во вселенной называются Галактика.
Классификация классов концентрации по Шепли-Сойер
Разумеется, если что-то не в единичном экземпляре, человек выделит группу из этого по каким-либо признакам. Так мы устроены, так нам проще.
Благодаря деятельности и исследованиям астрономов, шаровые скопления разгруппировали на отдельные категории.
Данное распределение основано на содержании объектов, входящих в объединение. Где выделены классы от 1 до 12 в порядке уменьшения.
Молекулярное облако РО Змееносца
Какие звезды входят в шаровые скопления
На самом деле, на небе такое скопление звезд состоит из сотен тысяч светил, которые имеют низкую металличность. Более того, их количество может доходить и до миллиона.
К тому же, некоторых могут содержать нейтронные звёзды и чёрные дыры.
По правде говоря, их образуют разные по возрасту тела. Но, в значительной степени, они представлены очень взрослыми светилами.
Изучение
На данный момент, природа возникновения этих космических объектов изучена не до конца. Так как остаётся открытым вопрос какие звезды входят в шаровые скопления. Точнее состоят ли они из светил одного возраста или включают тела, которые уже прошли множество циклов.
Хотя установлено, что в большинстве случаев звёзды находятся примерно на одном этапе эволюции. Что позволяет предположить об одном времени их формирования. Однако некоторые соединения содержат различные по возрасту элементы.
Скопление M 80 в созвездии Скорпиона
В результате наблюдений выделили одну закономерность. Шаровые скопления появляются в звездообразующих областях космоса. Где, соответственно, межзвёздная среда более плотная.
Прежде всего, они наиболее распространены в районах с вспышками звёздообразования и в галактиках, взаимодействующих друг с другом.
Между тем, в шаровых группах не происходит активного образования звёзд. А значит, они представляют собой очень старые объекты Вселенной и состоят из тел преклонного возраста.
Вдобавок химический состав и вытянутые орбиты указывают на то, что они зародились примерно в одно время с самой Галактикой. Проще говоря, это древнейшие элементы космического пространства. Стоит отметить, что их возраст составляет 10-20 млрд лет.
По правде, шаровые скопления не редко встречаются во Вселенной. Например, Млечный Путь вмещает более 150 сферичных групп, которые сформировались приблизительно 10 млрд лет назад. По данным учёных, в их элементах мало тяжёлых элементов и их высокая плотность. Из-за этого не может быть и речи про планетообразование в таких областях.
К примеру, из рассеянных самым известным является скопление Плеяды из созвездия Тельца. Между прочим, это одно из ближайших к нам подобных образований.
А к сферическим относятся, в основном, такие объекты Мессье, как М2, М4, М5, М13 и другие.
М 2 (NGC 7089)- NGC 6121 (M 4)
- NGC 5904 (Мессье 5)
- М 13 (NGC 6205)
М 2 (NGC 7089)
NGC 6121 (M 4)
NGC 5904 (Мессье 5)
М 13 (NGC 6205)Сегодня мы узнали, что такое шаровые образования и в каких звездных скоплениях больше звезд. Безусловно, их исследование играет важную роль в изучении эволюции светил, возраста Вселенной, галактических формированиях и структурах.
Без сомнения, звёздные группы очень интересные и красочные объекты.главное слово шаровые скопления.
Источник
Как наблюдать за шаровыми скоплениями
Шаровые скопления – особенности и хитрости наблюдения: выбор телескопа, окуляра, фильтров, список интересных скоплений каталога Мессье и NGC, 10 самых красивых.
Шаровые скопления можно с уверенностью назвать наиболее яркими и эффектными объектами ночного неба. Их название происходит от их сферической формы. Эти наполненные звездами шары сформированы из миллионов древних звезд, большая часть из которых представляет собой красные гиганты. Недавние исследования шаровых скоплений показали, что возраст некоторых объектов данного типа равен 15 миллиардам лет, что абсолютно не соответствует актуальной сегодня модели Вселенной. Согласно ей, возраст нашей Вселенной не превышает 13,7 миллиардов лет. Данный факт всколыхнул волну научных диспутов. Чуть позже ученые пересмотрели возраст шаровых скоплений, сегодня научное сообщество придерживается мнения о том, что они существуют не более 11 миллиардов лет. Но, тем не менее, каждое наблюдение за шаровыми скоплениями вызывает размышления о древности этого мира.
Шаровое скопление Мессье 22 (NGC 6656)
Шаровые скопления представляют собой симметричные образования с ярким ядром и огромным количеством звезд, расположенных на минимальном расстоянии друг от друга. При этом существует закономерность – чем ближе к центру, тем выше плотность звезд. А у границ она медленно снижается, пока не сходит на нет. Средний размер шаровых скоплений варьируется от 100 до 200 парсеков.
На данный момент существуют данные о 189 шаровых скоплений нашей галактики. Все они каталогизированы. 13% всей скоплений располагаются в созвездии Стрелец, в самом центре Млечного Пути.
Впрочем, шаровые скопления имеются и в иных галактиках. К примеру, скопление G1 в галактике Андромеды (M31) можно исследовать с помощью простого телескопа любительского уровня.
Мессье 31, галактика Андромеда и шаровое скопление Мессье 32
Удивительно, но по результатам недавно проведенных исследований, шаровые скопления далеко не всегда связаны с конкретной галактикой. К примеру, астрономы открыли блуждающие межгалактические скопления, которые располагаются на некотором расстоянии от группы галактик. С ними нас разделяют 400 миллионов световых лет. Вероятно, эти скопления по каким-то причинам были вытеснены из своих галактик.
Необходимое оборудование
Не все знают, как и где найти и наблюдать шаровые звездные скопления. Хорошо, если под рукой есть карта созвездий, потому что так намного проще найти. Или же можно воспользоваться ресурсами нашего сайта, где представлены онлайн карты, телескопы, виртуальные модели и вся необходимая информация с координатами и временем для самого лучшего наблюдения шаровых скоплений. К примеру, ориентируясь по карте звездного неба, вы легко отыщите шаровое скопление Геркулеса.
Шаровое скопление Мессье 3
Самые яркие шаровые скопления вы можете исследовать даже с помощью бинокля. С его помощью они визуализируются как лохматые шарообразные объекты неоднородной яркости. А если бинокль обладает широким полем зрения и стереоэффектом, то впечатления от наблюдений будут просто невероятными. Лучше использовать бинокль 10х50. В нем гармонично сочетаются простата эксплуатации и достаточная апертура. Отдельного упоминания достойны большие астрономические бинокли 20х100 и 20х80, с помощью которых можно наблюдать десятки шаровых скоплений, распадающихся на отдельные звезды.
В качестве недостатка биноклей можно назвать малое увеличение. Именно поэтому оптимальным инструментом для наблюдений шаровых скоплений следует считать телескоп. Если у телескопа имеется объектив 100 – 130 мм, то в темную ночь можно увидеть огромное количество шаровых скоплений, некоторые из которых распадаются на отдельные звезды. Далее следуют телескопы с объективом от 200 до 250 мм. Они воплощают в себе оптимальное сочетание малых размеров и широких оптических возможностей. С их помощью на территории стран СНГ можно наблюдать 70 – 80 объектов данного типа. Такие телескопы дают приятное подробное и очень яркое изображение. С помощью телескопов 350 – 450 мм можно разглядеть тусклые скопления из каталогов Terzan и Palomar. А более яркие скопления удивляют исследователя миллиардами звезд и красочными переливами.
Не спешите тратить деньги на покупку специальных фильтров UHC и OIII. Они не только не помогут в исследовании шаровых скоплений, но и навредят им. Иногда (к примеру, при наблюдении на участке с незначительной засветкой) немного улучшить видимость отдельных звезд в скоплениях помогают широкополосные фильтры SkyGlow и LPR. Чаще всего из-за блокировки части паразитного света от ртутных и натриевых ламп они слегка усиливают контраст между фоном неба и объектом наблюдения.
Наблюдение шаровых скоплений
Изучив специализированные каталоги, вы узнаете, что с территории бывшего СССР можно наблюдать 99 шаровых скоплений с яркостью более 13 звездной величины. При этом около 88 из них можно увидеть из Москвы и Подмосковья. Но большинство из данных объектов занимают слишком низкое положение над горизонтом. Только 25 объектов преодолевают уровень в 30˚ на широте Московской области и 34˚на юге России. Для наблюдения прочих скоплений складываются не слишком удачные условия, отсюда повышенные требования к оптической технике, опыту астронома и атмосферным условиям.
Шаровое скопление Мессье 5. Изображение получено на телескоп Orion Astroview 120ST
Некоторые скопления (Омега Центавра, 47 Тукана) можно исследовать только из Южного полушария. Но астрономы Северного полушария могут насладиться видами на скопления Мессье 5 в Змее и Мессье 13 в Геркулесе.
Наблюдать шаровые скопления можно в течение всего года. Но наиболее удачные условия складываются в летние месяцы, когда над горизонтом проходят созвездия Скорпион, Змея, Стрелец, Геркулес, Змееносец, богатые яркими скоплениями.
В весенний период также имеются любопытные скопления в созвездиях Волосы Вероники, Гончие Псы, Волопас.
Шаровое скопление Мессье 79
В осенние месяцы каждый астроном может в подробностях рассмотреть шаровые скопления в созвездиях Водолея и Пегасе. Зимой также можно исследовать объекты такого типа, однако больших успехов ждать не стоит, поскольку в зимних созвездиях практически нет шаровых скоплений. Единственное исключение – Мессье 79 в Зайце.
Выбор объекта наблюдения, каталоги шаровых скоплений
Как правило, астрономы-любители знакомятся с объектами иных галактик с помощью знаменитого каталога Мессье. Здесь собраны самые интересные галактики, туманности, звездные скопления, которые можно наблюдать с помощью телескопов любительского уровня. В данном сверхпопулярном каталоге собрана информация о 29 шаровиках, каждый из которых представляет собой настоящую жемчужину ночного неба. Ниже представлен каталог Мессье со списком шаровых скоплений, где найдете описание и фото для каждого.
Шаровые звездные скопления каталога Мессье
Источник
Природа шаровых скоплений звёзд
Звёзды, хаотично разбросанные на ночном небе, с древнейших времён привлекают внимание человека. В свободное от дневной суеты время люди восхищаются этим зрелищем, отыскивают среди звёзд какие-то знакомые очертания, дают им романтические названия и слагают легенды. Астрономам также не чуждо чувство прекрасного, и иногда они дают звёздным скоплениям весьма звучные названия. Но в большей степени работа астрономов это рутинные наблюдения, фиксация и классификация различных объектов в космическом пространстве. Одним из ощутимых результатов такой кропотливой работы являются подробнейшие астрономические каталоги, группирующие миллиарды звёзд, казалось бы, беспорядочно разбросанных по небу, в иерархические структуры. На самом низшем уровне иерархии находятся звёздные системы. Например, наша Солнечная система состоит из одной звезды. В другие звёздные системы этого уровня могут входить две, три и большее количество звёзд. На сегодняшний день известны звёздные системы из шести и даже семи звёзд. На следующем уровне иерархии звёзды группируются в рассеянные звёздные скопления, шаровые звёздные скопления и звёздные ассоциации. Эти группы звёзд, в вою очередь, входят в состав более крупных образований – галактик.
По классификации Хаббла существует три базовых типа галактик – эллиптические, спиральные и неправильные. Эллиптические и спиральные галактики имеют ярко выраженную дискообразную форму. Неправильные галактики не имеют никакой чёткой формы, поэтому и называются неправильными. Независимо от типа любая галактика включает в себя сотни миллиардов звёзд. Т.е. это очень большие космические структуры. Тем не менее, они также группируются друг с другом и образуют ещё более крупные галактические скопления и сверхскопления. Например, наш Млечный путь входит в состав галактического скопления Ланиакея.
Есть ли предел у этой звёздной иерархии пока сказать трудно. Однако астрономы продолжают свои наблюдения за звёздным небом и возможно уже в ближайшем будущем поделятся с нами своими очередными открытиями о новых горизонтах вселенной и ещё более грандиозных структурах мироздания. Мы же с вами, уважаемые читатели, поговорим сегодня о более мелких шаровых звёздных скоплениях.
Как уже отмечалось выше, в состав практически каждой галактической структуры входят более мелкие группы звёзд, собранные в виде небольших сферических образований получивших из-за своей формы название шаровые звёздные скопления. Благодаря наблюдательной астрономии известно, что каждую галактику окружает несколько сотен шаровых звёздных скоплений, а крупные галактики собирают вокруг себя и десятки тысяч шаровых звёздных скоплений. Также достаточно хорошо изучены специфические особенности шаровых звёздных скоплений.
1. Шаровые скопления располагаются в сферических гало спиральных галактик на значительном удалении от их центров и практически не участвуют во вращении галактик.
2. Количество шаровых скоплений вокруг галактик зависит от массы галактики. По некоторым оценкам суммарная масса шаровых скоплений галактики примерно равна массе её центральной ЧД.
3. Межзвёздные расстояния в шаровых скоплениях значительно сокращаются ближе к центру шарового скопления. В следствие этого шаровые скопления имеют более высокую плотность звёзд. В среднем 0,4 звезды на кубический парсек, а в центре ШС до 1000 звёзд на кубический парсек. Для сравнения, в спиральных галактиках средняя плотность звёзд составляет 0,12.
4. Траектории движения шаровых скоплений сильно вытянутые относительно центра галактики эллиптические орбиты. Считается, что шаровые звёздные скопления вращаются как спутники вокруг центров своих более массивных галактик.
5. Содержание тяжёлых элементов (металличность) в звёздах шаровых скоплений значительно ниже, чем в галактических звёздах. Например, нашего Солнца.
6. Большая часть звёзд в шаровых скоплениях относится к поколению II (очень старые звёзды). Но некоторые шаровые скопления содержат горячие звёзды, которые в соответствии с современной космологией являются более молодыми.
7. Некоторые шаровые скопления содержат пылевые туманности, но основная масса шаровых скоплений свободна от них. Т.е. большинство ШС прозрачны и ярко светятся в гало своих галактик.
8. Количество звёзд в ШС варьируется от нескольких десятков тысяч звёзд до миллионов. Структур с меньшим количеством звёзд не обнаружено. Ниже только звёздные системы из 1, 2, 3 звёзд.
Несмотря на обилие данных, собранных о шаровых звёздных скоплениях, на сегодняшний день нет строгой научной теории, объясняющей происхождение таких скоплений и их роль в иерархической структуре галактик.
Прежде чем приступать к обсуждению новой гипотезы о природе возникновения шаровых звёздных скоплений, давайте ненадолго отвлечёмся и зададимся совершенно неуместным вопросом. Какую форму имеют капли дождя? Да-да самые обыкновенные дождевые капли, падающие под действием силы гравитации с небес на землю. Вот небольшой фрагмент из открытого Интернет-ресурса – Циклопедии (http://cyclowiki.org/wiki/Форма_дождевой_капли), посвящённого изучению этого вопроса.
Форма дождевой капли близка к идеальной сфере, которая трансформируется в зависимости от её размера и скорости падения. Размер и скорость падения капли определяют величину сопротивления встречного потока воздуха, который и деформирует каплю. Если воздух убрать, то падающая капля независимо от своего размера и скорости до самого столкновения с поверхностью земли будет сохранять идеальную форму шара.
Вот собственно и суть новой гипотезы. Шаровые скопления звёзд — это «капли» материи, захваченной большими галактиками из близлежащих туманностей внегалактического происхождения. Эти «капли» сгруппировались в шары после отделения от «родной» туманности и падают в центр захватившей их галактики под действием её гравитационного притяжения. Такая гипотеза не очень хорошо согласуется с общепринятой точкой зрения. Согласно которой все шаровые скопления звёзд являются продуктом самой галактики, но зато прекрасно объясняет все наблюдаемые свойства этих самых шаровых скоплений звёзд. От сферического расположения ШС в гало галактик, до их траекторий движения. Кстати, истинные траектории движения шаровых скоплений в этом случае, скорее всего не вытянутые эллипсы, а ветви парабол (их половинки) опирающиеся на центр галактики. Т.е. шаровые звёздные скопления не спутники своих галактик, вращающиеся вокруг их центров, а гравитационные пленники, падающие в центр галактики. Где их поджидает сверхмассивная чёрная дыра. Отсюда и примерное равенство массы центральной чёрной дыры и суммарной массы всех шаровых звёздных скоплений. Центральная чёрная дыра не может захватить массу материи, превышающую её собственную массу. Чисто теоретически, некоторые шаровые скопления могут «промахиваться» мимо центра галактики. В этом случае их орбиты действительно будут напоминать сильно вытянутые эллипсы. Однако центральная чёрная дыра не позволит таким «мазилам» долго находиться на своих орбитах. Буквально несколько витков и они неизбежно должны быть затянуты гравитацией ЧД в центр галактики. Где все шаровые скопления ждёт одна судьба – полное расщепление материи.
За время своего существования галактики преодолевают колоссальные расстояния и встречают на своём пути всевозможные космические образования. Например, это могут быть другие галактики, в том числе и карликовые, или туманности — диффузные, газопылевые, водородные, пылевые. Следовательно, гравитационными пленниками больших галактик могут быть весьма разнообразные по своему составу звёздные скопления (старые, молодые, металличные, яркие, тусклые и какие угодно ещё). Собственно именно это разнообразие звёзд и наблюдается в шаровых звёздных скоплениях различных галактик. Общей чертой, объединяющей любые шаровые скопления звёзд, является направление их движения. Все они двигаются от периферии галактики к её центру. При этом они не вовлечены в круговое движение галактики в отличие от звёздных скоплений располагающихся в диске галактики. Это в первую очередь свидетельствует об отсутствии общего импульса движения у галактик и их «спутников» — шаровых скоплений звёзд. Т.е. шаровые скопления стационарны (неподвижны) относительно собственного вращения галактик. Такая «механика» возможна только в единственном случае, если шаровые скопления звёзд изначально не входили в состав вращающегося газопылевого облака – прародителя галактики и, соответственно, не получили общий с галактикой момент вращения.
Подводя итоги, резюмируем – шаровые скопления звёзд, подобно драгоценным бриллиантам украшающие галактические короны, на самом деле являются пленниками своих галактик. И судьба их трагична. Все они абсолютно беззащитны перед безжалостной гравитацией центральной чёрной дыры галактики. В отличие от звёзд, вращающихся в галактическом диске, которые находятся под покровительством и защитой её величества инерции.
Источник