Каталог скоплений
Система ШС Галактики
Диаграмма цвет-величина
Металличность скоплений
Расстояние до скоплений
Возраст шаровых скоплений
Переменные звезды
Формирование скоплений
Новости
О сайте
 
Обсерватории мира
Видео
 
Содержание гелия в звездах шаровых скоплений.

         В последние годы для ряда шаровых скоплений было открыто удивительное явление — расщепление основных последовательностей звезд на диаграмме цвет-величина на несколько ветвей. Например, у скоплений Omega Cen, M54 и NGC 2808 нашли несколько главных последовательностей; множественные ветви субгигантов обнаружены в M 54, Omega Cen, 47 Tuc, NGC 1851, NGC 6388 и M 22; широкие ветви красных гигантов, которые нельзя объяснить ошибками фотометрии в M 4 и NGC 6752. Частично это можно объяснить разной металличностью звезд скопления. Если же металличность для звезд одинакова, значит есть вариации в содержании гелия. Так же считают, что гелий (помимо металличности и возраста) отвечает за сложную морфологию горизонтальной ветви некоторых шаровых скоплений.
         С другой стороны, в последние тридцать лет стало очевидным, что и содержание более легких элементов у звезд шаровых скоплений также неоднородно. Оказывается звезды внутри скопления делятся на две группы. В одной группе находятся звезды с пониженным содержанием натрия (Na-poor) и повышенным содержанием кислорода (O-rich), в другой группе наблюдается обратная зависимость — больше натрия (Na-rich), но меньше кислорода (O-poor). В качестве объяснения этого явления предложили существование в шаровых скоплениях звезд двух поколений.
Красные гиганты шарового скопления M4 (NGC 6121)
         Первое поколение звезд O-rich и Na-poor (относительно второго поколения) формируется в первоначальной однородной среде. Это поколение звезд имеет содержание гелия близкое к начальному (Y=0.24-0.25). Затем наиболее массивные звезды обогащают межзвездную среду продуктами горения в результате CNO-цикла. Это вещество сохраняется в скоплении благодаря сильному гравитационному полю, и из него образуются звезды второго поколения O-poor and Na-rich. Из теории следует, что эти звезды также должны иметь в своем составе и больше гелия (Y=0.27-0.35), но до сих пор прямых доказательств этому не было.
         На стадии главной последовательности эволюция «богатых» гелием звезд происходит быстрее, чем у звезд с обычным содержанием гелия. Поэтому He/Na-rich звезды в районе точки поворота и на более поздних стадиях эволюции должны быть менее массивны, чем He/Na-poor. Основываясь на этом, предположили, что именно содержание гелия позволит полностью объяснить распределение звезд вдоль горизонтальной ветви. Звезды первого поколения (O rich и He-Na poor) на горизонтальной ветви будут более красными, чем звезды второго поколения (O-poor и He-Na-rich).
         До сих пор эта гипотеза частично была подтверждена на примере шарового скопления NGC 6752. Для его звезд на красном конце горизонтальной ветви было определено содержание гелия Y=0.25±0.01, что совпадает с величиной первичного гелия во Вселенной. Все эти звезды также оказались Na-poor/O-rich, что полностью совпадает с теоретическими выкладками. Теперь содержание гелия, натрия и кислорода определено и для голубых звезд горизонтальной ветви, в скоплении M4 (NGC 6121).
межгалактические шаровые скопления
         NGC 6121 одно из ближайших к нам шаровых скоплений. Явного расщепления главной последовательности, ветвей субгигантов и красных гигантов на несколько ветвей до сих пор не выявлено. Однако ширина ветви красных гигантов скопления больше, чем можно ожидать из ошибок определения величин, а горизонтальная ветвь имеет сложное строение — одинаково хорошо населены и красная и голубая ее части.
        A.F.Marino et al. (2008) исследовали спектры 105 красных гигантов M4 и нашли, что эти звезды делятся на две группы — с повышенным содержанием натрия и с меньшим содержанием натрия, причем разделение звезд по содержанию натрия отражает и их разделение по цвету (рис. 1): первая группа звезд занимает узкую полосу с красной стороны ветви гигантов, а вторая группа — это более «голубые» красные гиганты и расположены они с большим разбросом, а не в узкой полосе. На основании этих исследований был сделан вывод о существовании в NGC 6121 (M4) звезд двух поколений.
         Следующим шагом стало исследование голубых звезд горизонтальной ветви скопления. Для пяти звезд с температурами 9000-9500 K были получены спектры с очень высоким отношением сигнала к шуму - порядка 150. Это позволило выявить очень слабые линии He (5875°A) и из сравнения с синтетическими спектрами (рис. 2) вычислить содержание гелия в звездах, для всех звезд эта величина составила Y=0.29. Также по спектрам были измерены содержание O, Na, и Fe, все звезды оказались с повышенным содержанием натрия и бедные кислородом. Т.е. впервые из наблюдений получено подтверждение прямой корреляции между содержанием гелия и натрия. Вывод о повышенном содержании гелия подтверждается и данными фотометрии. Звезды с большим содержанием гелия должны быть ярче. Исследованные "голубые" звезды горизонтальной ветви на 0.1 величины ярче, чем звезды на красном конце горизонтальной ветви с нормальным содержанием гелия, согласно теоретическим расчетам это соответствует разнице в содержании гелия ΔY~0.02-0.03.
         Проведенные исследования шаровых скоплений NGC 6752 и NGC 6121 подтверждают гипотезу о том, что наряду с возрастом и металличностью, содержание гелия определяет положение звезд на горизонтальной ветви скоплений.
         30.01.12
© 2010-2012 Шаровые скопления