Сергей Попов - Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени - от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Шаровые скопления в основном образовались около 10–12 млрд лет назад (z = 2–3), когда был велик темп слияния галактик и формирования звезд.

Из-за высокой концентрации звезды в шаровых скоплениях активно взаимодействуют друг с другом. Это приводит к нескольким важным эффектам. Во-первых, эволюционирует скопление в целом: выделяется более плотное ядро, куда оседают массивные звезды и их остатки (когда-то была популярной идея о существовании массивных черных дыр в центрах скоплений, однако теперь ясно, что это не так: по крайней мере, если черные дыры и встречаются в шаровых скоплениях, то происходит это достаточно редко), а двойные системы с массивными звездами «разогревают» население скопления (т. е. не позволяют звездам приобрести совсем малую энергию), не давая сформировать единый массивный объект. Во-вторых, тесные сближения приводят к образованию двойных звезд или обмену компонентами систем, благодаря чему мы видим в шаровых скоплениях много рентгеновских источников, являющихся двойными системами с аккрецирующими компактными объектами.

Рассеянные (или так называемые открытые) скопления – это более молодые объекты, возникающие и в настоящее время. Одним из самых известных рассеянных скоплений являются Плеяды, хорошо видимые на нашем небе невооруженным глазом. Возраст Плеяд – 120–130 млн лет, а расстояние до них – около 400 световых лет.

Главное отличие открытых скоплений от ассоциаций состоит в том, что скопления изначально являются гравитационно связанными объектами, но за сотни миллионов или миллиарды лет постепенно разрушаются, поскольку возникают в диске галактики, где много внешних воздействий. И скопления, и ассоциации возникают в результате формирования звезд в крупном молекулярном облаке. В скоплениях концентрация звезд обычно составляет несколько штук в кубическом парсеке, что при размере в несколько парсек приводит к полной численности до 100 000 звезд (хотя обычно в скоплениях лишь несколько тысяч объектов). В ассоциациях концентрация на порядок меньше, а размеры – больше. Соответственно, эти образования из десятков или сотен звезд изначально не связаны гравитационно, и после рассеяния газа сами быстро распадаются на масштабе времени порядка десятков миллионов лет. Типичный возраст рассеянных скоплений составляет порядка 100 млн лет, но есть и долгожители с возрастом несколько миллиардов.

Рассеянные скопления и ассоциации возникают в диске Галактики и в настоящее время.

Открытые скопления в основном возникают в спиральных рукавах, и их используют для отслеживания структуры спирального узора нашей Галактики. Все звезды рассеянного скопления или ассоциации имеют примерно один возраст и химический состав. А вот в шаровых скоплениях наблюдается много примеров звезд с разным составом, для объяснения чего придумано несколько моделей. Также существуют шаровые скопления, где звездное население различается и по возрасту (возможно, это как раз «ободранные» карликовые галактики).

Звездные ассоциации не связаны гравитационно и быстро распадаются.

Наблюдать рассеянные скопления, особенно на больших расстояниях, непросто. Известно несколько тысяч таких скоплений в радиусе до 6000 световых лет от Солнца. Их поверхностная плотность составляет около 100 на квадратный килопарсек, что дает оценку полного числа таких скоплений в Галактике – около 100 000. Количество звезд в ассоциациях еще меньше, поэтому наблюдать их еще сложнее, и сейчас в солнечной окрестности (примерно 6000–7000 световых лет) известно около сотни таких образований. По всей видимости, данные космического телескопа Gaia помогут существенно продвинуться в вопросе изучения скоплений и ассоциаций.

В центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра, масса которой составляет около 4 млн солнечных. Соответствующий ей источник излучения обозначают Sgr A* (Стрелец A*). Это самый близкий к нам пример сверхмассивной черной дыры, поэтому данный объект активно исследуется в разных диапазонах спектра.

Sgr A* – сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики.

Благодаря наблюдениям движения звезд вокруг черной дыры под действием ее притяжения удалось определить ее массу с высокой точностью. Однако в масштабах Галактики масса этой черной дыры мала, а поэтому она оказывает влияние на звездную динамику лишь в своих ближайших окрестностях.