Badania wykazały, że gromady otwarte wraz z wiekiem tracą gwiazdy
Po przeanalizowaniu 50 gromad otwartych, naukowcy odkryli, że zachodzą w nich wewnętrzne procesy dynamiczne, które wynikają z długich podróży gromad przez Galaktykę. Te procesy powodują utratę gwiazd o niskiej masie.
Gromada otwarta Plejady
Badania przeprowadzone przez zespół naukowców wykazały, że wraz z postępującym starzeniem się gromad otwartych, większość ich mniej masywnych członków traci swoje miejsce. Ten wynik potwierdza istnienie wewnętrznych procesów dynamicznych w gromadach otwartych, które są spowodowane ich długimi podróżami przez Galaktykę i prowadzą do wydalenia gwiazd o niskiej masie. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics i wykorzystały dane zgromadzone przez satelitę Gaia. Co więcej, jako uzupełnienie tych badań, dostępna jest interaktywna strona internetowa, która jest dedykowana zarówno profesjonalistom, jak i amatorom oraz studentom zainteresowanym tą dziedziną.
Gromada otwarta to grupa gwiazd, które powstały z jednego obłoku molekularnego. Przykładami są Plejady i Hiady, widoczne nieuzbrojonym okiem na zimowym niebie. Gromady otwarte zawierają od kilkuset do kilku tysięcy gwiazd, powiązanych grawitacyjnie, choć mniej ściśle niż gromady kuliste. Wszystkie gwiazdy w gromadzie mają to samo pochodzenie, wiek i skład chemiczny, co ułatwia badanie ich właściwości i ewolucji.
Gwiazdy w gromadach otwartych mają wspólny ruch w przestrzeni, który wynika z ruchu obłoku molekularnego, z którego się narodziły. Badanie tego ruchu umożliwia zespołom badawczym odróżnienie gwiazd należących do danej gromady od gwiazd, które leżą wzdłuż tej samej linii widzenia, ale nie są jej członkami. Dodatkowo, analiza ruchu gwiazd pozwala potwierdzić, że wszystkie gwiazdy w gromadzie narodziły się w tym samym czasie, znajdują się we wspólnej odległości od Ziemi i są ze sobą powiązane jako grupa. Dzięki temu badacze mogą mieć pewność, że badane gwiazdy stanowią spójną i powiązaną populację.
Zespół naukowców pod kierownictwem badaczki IAC Maruski Zerjal skorzystał z najnowszych pomiarów satelity Gaia, aby zbadać ruchy gwiazd należących do 50 gromad otwartych znajdujących się w umiarkowanej odległości od Słońca. W celu dobrania odpowiedniej próbki, zespół ustalił limit odległości na 1500 lat świetlnych oraz wiek na miliard lat, co stanowi 4,6-krotnie mniejszą wartość niż wiek Słońca. W tych określonych granicach badacze mogli wykryć gwiazdy o niskiej masie, które są mniejsze niż połowa masy Słońca. Wykrycie takich gwiazd jest znacznie trudniejsze niż w przypadku masywniejszych i jaśniejszych gwiazd.
Ustaliliśmy górny limit odległości, ponieważ gwiazdy o niskiej masie są zbyt słabe, aby można je było obserwować jako pojedyncze obiekty, gdy znajdują się daleko od nas, a także wieku, ponieważ wiemy, że w przypadku naprawdę starych gromad tego rodzaju gwiazdy są niewykrywalne. Skoncentrowaliśmy się na warunkach, w których można je wykryć, i w ten sposób uzyskaliśmy dokładne informacje o różnych typach gwiazd tworzących każdą gromadę – wyjaśnia badaczka.
Po zidentyfikowaniu gromad zespół sklasyfikował je w trzech grupach i przeanalizował rozkład jasności znajdujących się w nich gwiazd. Przeanalizowaliśmy trzy grupy gromad otwartych w naszej Galaktyce – wyjaśnił Nicolas Lodieu, badacz z IAC, który jest współautorem badania. Używając porównania do różnych etapów życia człowieka, niektóre gromady są na etapie dziecka, inne są nastolatkami, a trzecie są dorosłe.
Po dokładnej analizie każdej z grup, zespół badaczy stwierdził, że w najstarszych gromadach, które mają od 100 do 800 milionów lat, występuje stały spadek liczby najmniej masywnych gwiazd. Z drugiej strony, najmłodsze gromady wykazują podobny rozkład gwiazd, z równomiernymi proporcjami różnych typów gwiazd, począwszy od najbardziej masywnych i jasnych, aż do mniej masywnych i słabszych.
Odkryliśmy, że rozkłady jasności młodych gromad, których wiek wynosi około 50 milionów lat, są bardzo podobne. Jednak rozkład jasności starszych gromad, takich jak Plejady i Hiady, jest bardziej zróżnicowany – wyjaśniła Zerjal.
Według zespołu badaczy, odkrycie to prowadzi do dwóch istotnych wniosków. Po pierwsze, rozkład masy gwiazd w młodych gromadach wydaje się być powszechnym zjawiskiem. Po drugie, w gromadach otwartych występują wewnętrzne procesy dynamiczne wynikające z ich długich podróży przez Galaktykę, co prowadzi do utraty gwiazd o niskiej masie.
Wraz z wiekiem gromady otwarte ulegają interakcjom podczas podróży przez Galaktykę, albo między gwiazdami w gromadzie, albo z obłokami molekularnymi, albo z innymi gromadami. Ponieważ gwiazdy nie są wystarczająco związane wzajemnie grawitacją, spotkania te mają tendencję do rozpraszania najmniej masywnych gwiazd gromady – wyjaśnił Lodieu.
W ciągu najbliższych kilku lat zespół planuje zbadać nowych kandydatów. Chociaż wydaje się, że początkowa dystrybucja gwiazd jest zjawiskiem jednolitym, będziemy musieli przeprowadzić dalsze badania, aby dostarczyć bardziej solidnych dowodów na istnienie tych dynamicznych efektów – dodaje Zerjal.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
