Hvězdokupa - Star cluster

Messier 92 , kulová hvězdokupa v souhvězdí Herkula

Hvězdokupy jsou velké skupiny hvězd . Lze rozlišit dva hlavní typy hvězdokup: kulové hvězdokupy jsou těsné skupiny stovek až miliónů starých hvězd, které jsou gravitačně vázány, zatímco otevřené hvězdokupy jsou volněji seskupené skupiny hvězd, obecně obsahující méně než několik set členů, a jsou často velmi mladý. Otevřené shluky se časem narušují gravitačním vlivem obřích molekulárních mraků při jejich pohybu galaxií , ale členové klastrů se budou i nadále pohybovat v široce stejným směrem prostorem, přestože již nejsou gravitačně vázáni; oni jsou pak známí jako hvězdná asociace , někdy také odkazoval se na jako pohybující se skupina .

Hvězdokupy viditelné pouhým okem zahrnují Plejády , Hyády a 47 Tucan .

Kulová hvězdokupa

Hlavní článek: Globulární klastr
Kulová hvězdokupa Messier 15 vyfotografovaná HST

Kulové hvězdokupy jsou zhruba sférická seskupení od 10 tisíc do několika milionů hvězd zabalených do oblastí o průměru 10 až 30  světelných let . Obvykle se skládají z velmi starých hvězd Populace II - jen o několik set milionů let mladších než samotný vesmír - které jsou většinou žluté a červené a mají hmotnosti menší než dvě sluneční hmotnosti . Takové hvězdy převládají v kupách, protože teplejší a hmotnější hvězdy explodovaly jako supernovy nebo se vyvinuly fázemi planetárních mlhovin a skončily jako bílí trpaslíci . Přesto existuje několik vzácných modrých hvězd v kuličkách, o nichž se předpokládá, že jsou tvořeny hvězdnými sloučeními v jejich hustých vnitřních oblastech; tyto hvězdy jsou známé jako modré opozdilce .

V naší Galaxii jsou kulové hvězdokupy distribuovány zhruba sféricky v galaktickém halo , kolem galaktického centra a obíhají kolem středu na vysoce eliptických drahách . V roce 1917 astronom Harlow Shapley provedl první úctyhodný odhad vzdálenosti Slunce od galaktického centra na základě rozdělení kulových hvězdokup.

Až do poloviny devadesátých let byly kulové hvězdokupy příčinou velké záhady v astronomii, protože teorie hvězdné evoluce dávala věky nejstarším členům kulových hvězdokup, které byly větší než odhadovaný věk vesmíru. Výrazně vylepšené měření vzdálenosti kulových hvězdokup pomocí družice Hipparcos a stále přesnější měření Hubbleovy konstanty však paradox vyřešily, což stáří vesmíru činí přibližně 13 miliard let a stáří nejstarších hvězd o několik set milionů let méně. .

Naše Galaxie má asi 150 kulových hvězdokup, z nichž některé mohly být zachyceny jádry malých galaxií zbavených hvězd dříve na jejich vnějších okrajích přílivy a odlivy Mléčné dráhy , jak se zdá být v případě kulové hvězdokupy M79 . Některé galaxie jsou na kulové hvězdokupy mnohem bohatší než Mléčná dráha: Obří eliptická galaxie M87 obsahuje přes tisíc.

Několik nejjasnějších kulových hvězdokup je viditelných pouhým okem ; nejjasnější, Omega Centauri , byla pozorována ve starověku a katalogizována jako hvězda, před teleskopickým věkem. Nejjasnější kulová hvězdokupa na severní polokouli je M13 v souhvězdí Herkula .

Otevřený klastr

Hlavní článek: Otevřený klastr
Plejády , hvězdokupa dominují horké modré hvězdy obklopené reflexe mlhoviny

Otevřené klastry se velmi liší od kulových hvězdokup. Na rozdíl od sféricky distribuovaných kulových kuliček jsou omezeny na galaktickou rovinu a téměř vždy se nacházejí ve spirálních ramenech . Obvykle se jedná o mladé objekty staré až několik desítek milionů let, s několika vzácnými výjimkami starými několik miliard let, například Messier 67 (nejbližší a nejsledovanější stará otevřená hvězdokupa). Tvoří oblasti H II , jako je mlhovina Orion .

Otevřené shluky obvykle obsahují až několik stovek členů v oblasti o průměru až 30 světelných let. Protože jsou mnohem méně hustě osídlené než kulové hvězdokupy, jsou mnohem méně těsně gravitačně svázány a v průběhu času jsou narušeny gravitací obřích molekulárních mraků a dalších shluků. Blízká setkání mezi členy kupy mohou také vést k vyvržení hvězd, což je proces známý jako „vypařování“.

Nejvýraznějšími otevřenými klastry jsou Plejády a Hyády v Býku . Double Cluster of h + Chi Persei může být také prominentní pod tmavou oblohou. Otevřeným hvězdokupám často vévodí žhavé mladé modré hvězdy, protože ačkoli tyto hvězdy mají ve hvězdných termínech krátkou životnost, trvají jen několik desítek milionů let, otevřené hvězdokupy se obvykle rozptýlí, než tyto hvězdy zemřou.

Stanovení přesných vzdáleností k otevřeným hvězdokupám umožňuje kalibraci vztahu mezi periodou a svítivostí, který ukazují proměnné hvězdy cefeidy , které se poté používají jako standardní svíčky . Cefeidy jsou světelné a lze je použít ke stanovení vzdáleností ke vzdáleným galaxiím i rychlosti rozpínání vesmíru ( Hubbleova konstanta ). Otevřený klastr NGC 7790 skutečně hostí tři klasické cefeidy, které jsou pro takové úsilí zásadní.

Vestavěný cluster

Hlavní článek: Vložený cluster
Vložená hvězdokupa Trapezium je vidět na rentgenovém světle, které proniká do oblaku.
Hvězdokupa NGC 3572 a její okolí

Vložené hvězdokupy jsou skupiny velmi mladých hvězd, které jsou částečně nebo zcela uzavřeny v mezihvězdném prachu nebo plynu, který je často nepropustný pro optická pozorování. Vložené shluky se tvoří v molekulárních mracích , když se mraky začnou hroutit a vytvářet hvězdy . V těchto hvězdokupách často probíhá formování hvězd, takže vložené hvězdokupy mohou být domovem různých typů mladých hvězdných objektů, včetně protostarů a hvězd před hlavní sekvencí . Příkladem vložené kupy je hvězdokupa Trapezium v mlhovině Orion . V základní oblasti cloudu ρ Ophiuchi cloud (L1688) je vložený klastr.

Fáze vloženého klastru může trvat několik milionů let, poté se plyn v oblaku vyčerpá tvorbou hvězd nebo se rozptýlí tlakem záření , hvězdnými větry a odtoky nebo výbuchy supernovy . Obecně je méně než 30% hmotnosti mraku přeměněno na hvězdy, než se oblak rozptýlí, ale tato frakce může být vyšší v obzvláště hustých částech mraku. Se ztrátou hmoty v oblaku se mění energie systému, což často vede k narušení hvězdokupy. Většina mladých vložených hvězdokup se rozptýlí krátce po skončení formování hvězd.

Otevřené hvězdokupy nalezené v Galaxii jsou bývalé vložené hvězdokupy, které dokázaly přežít ranou evoluci kupy. Téměř všechny volně plovoucí hvězdy, včetně Slunce , se však původně narodily do vložených shluků, které se rozpadly.

Super hvězdokupa

Hlavní článek: Super hvězdokupa

Superhvězdokupy jsou velmi velké oblasti nedávné tvorby hvězd a jsou považovány za předchůdce kulových hvězdokup. Mezi příklady patří Westerlund 1 v Mléčné dráze.

Mezilehlé formy

V Messier 68 jeho hvězdy tvoří prostor o průměru více než sto světelných let.

V roce 2005 astronomové objevili nový typ hvězdokupy v galaxii Andromeda, který je v několika ohledech velmi podobný kulovým hvězdokupám, i když je méně hustý. V Mléčné dráze nejsou známy žádné takové shluky (známé také jako rozšířené kulové hvězdokupy ). Tři objevené v galaxii Andromeda jsou M31WFS C1 M31WFS C2 a M31WFS C3 .

Tyto nově objevené hvězdokupy obsahují stovky tisíc hvězd, což je podobný počet jako kulové hvězdokupy. Klastry také sdílejí s kulovými hvězdokupami další charakteristiky, např. Hvězdné populace a metalicita. To, co je odlišuje od kulových hvězdokup, je to, že jsou mnohem větší-několik stovek světelných let napříč-a stokrát méně husté. Vzdálenosti mezi hvězdami jsou tak mnohem větší. Kupy mají vlastnosti, které jsou mezi kulovými hvězdokupami a zakrslými sféroidními galaxiemi .

Jak tyto shluky vznikají, zatím není známo, ale jejich tvorba může dobře souviset s tvorbou kulových hvězdokup. Proč má M31 takové shluky, zatímco Mléčná dráha nemá, zatím není známo. Není také známo, zda nějaká jiná galaxie obsahuje tento druh kup, ale bylo by velmi nepravděpodobné, že by M31 byla jedinou galaxií s rozšířenými kupami.

Dalším typem kupy jsou slabé fuzzy, které byly dosud nalezeny pouze v lentikulárních galaxiích, jako jsou NGC 1023 a NGC 3384 . Vyznačují se velkou velikostí ve srovnání s kulovými hvězdokupami a kruhovou distribucí kolem center jejich hostitelských galaxií. Zdá se, že jsou to staré objekty.

Astronomický význam

Umělcův dojem z exoplanety obíhající kolem hvězdy v kupě Messier 67

Hvězdokupy jsou důležité v mnoha oblastech astronomie. Důvodem je to, že téměř všechny hvězdy ve starých hvězdokupách se zrodily zhruba ve stejnou dobu. Různé vlastnosti všech hvězd v kupě jsou funkcí pouze hmotnosti, a proto teorie hvězdné evoluce spoléhají na pozorování otevřených a kulových hvězdokup. To platí především pro staré kulové hvězdokupy. V případě mladých (věk <1 rok) a středního věku (1 <věk <5 let) mohou také hrát zásadní roli faktory jako věk, hmotnost, chemické složení. Na základě jejich stáří mohou hvězdokupy odhalit mnoho informací o jejich hostitelských galaxiích. Kupa hvězdokup sídlících v Magellanových mračnech může například poskytnout zásadní informace o vzniku trpasličích galaxií Magellanova mračna. To nám zase může pomoci porozumět mnoha astrofyzikálním procesům probíhajícím v naší vlastní Galaxii Mléčné dráhy. Tyto hvězdokupy, zejména ty mladé, mohou vysvětlit proces vzniku hvězd, ke kterému mohlo dojít v naší Galaxii Mléčná dráha.

Klastry jsou také zásadním krokem při určování měřítka vzdálenosti vesmíru . Několik nejbližších klastrů je dostatečně blízko na to, aby jejich vzdálenosti bylo možné měřit pomocí paralaxy . Pro tyto klastry je možné vynést Hertzsprung – Russellův diagram, jehož absolutní hodnoty jsou známy na ose svítivosti . Poté, když je podobný diagram vykreslen pro klastr, jehož vzdálenost není známa, lze polohu hlavní sekvence porovnat s polohou prvního klastru a odhadnutou vzdálenost. Tento proces je známý jako přizpůsobení hlavní sekvence. Při použití této metody je třeba počítat se zarudnutím a hvězdnými populacemi .

Téměř všechny hvězdy v galaktickém poli, včetně Slunce, se původně narodily v oblastech s vloženými hvězdokupami, které se rozpadly. To znamená, že vlastnosti hvězd a planetárních systémů mohly být ovlivněny časným seskupeným prostředím. Zdá se, že to platí pro naši vlastní sluneční soustavu , ve které chemické hojnosti ukazují na účinky supernovy z blízké hvězdy na počátku historie naší sluneční soustavy.

Hvězdný mrak

Scutum Star Cloud s clusterem Messier 11 vlevo dole

Technicky nejsou hvězdokupy, hvězdná mračna jsou velké skupiny mnoha hvězd v galaxii , rozprostřené po velmi mnoha světelných letech vesmíru. Často v sobě obsahují hvězdokupy. Hvězdy vypadají těsně zabalené, ale obvykle nejsou součástí žádné struktury. V Mléčné dráze hvězdná oblaka ukazují mezerami mezi prachovými mraky Velké trhliny a umožňují hlubší pohledy podél naší konkrétní linie pohledu. Hvězdná mračna byla také identifikována v jiných blízkých galaxiích. Příklady hvězdných mračen obsahují velký Hvězdné mračno ve Střelci , Malý Hvězdné mračno ve Střelci , potopit hvězda Cloud , Cygnus hvězda Cloud , Norma hvězda Cloud a NGC 206 v Andromedě .

Nomenklatura

V roce 1979 17. generální shromáždění Mezinárodní astronomické unie doporučilo, aby nově objevené hvězdokupy, otevřené nebo kulové, v Galaxii měly označení podle konvence „Chhmm ± ddd“, vždy začínající předponou C , kde h , m a d představují přibližné souřadnice středu klastru v hodinách a minutách pravého vzestupu , respektive stupně deklinace , s úvodními nulami. Označení, jakmile je přiděleno, se nemění, i když se následná měření zlepší na umístění centra klastru. První z těchto označení přidělil Gosta Lynga v roce 1982.

Viz také

Reference

externí odkazy