Астрономы картировали переменные звезды в рассеянных скоплениях Млечного Пути
Оптимальное место для изучения звезд — это рассеянные звездные скопления (англ. open clusters). Они представляют собой диффузные группы звезд, образовавшиеся из одного и того же материала, но не связанные вместе избыточной гравитацией, характерной для плотно спрессованных шаровых звездных скоплений (globular clusters).
Такие формации служат превосходной астрофизической лабораториями, демонстрируя относительно свободное поведение звезд разной массы, возраста, цвета и яркости. Некоторые звезды, известные как «переменные» (transients), регулярно меняют свою яркость, а их мерцания и пульсации помогают ученым изучать физику как процессов внутри звезд, так и взаимодействия объектов внутри рассеянных скоплений и внешнем галактическом уровне. В шаровых кластерах такое исследование малоперспективно из-за слишком сильного влияния внутрикластерной гравитации.
До сих пор астрономы изучали звездные скопления и переменные звезды порознь, как объекты разных порядков. Обычно они брали их по отдельности и скрупулезно описывали все, что происходит внутри и, иногда, у ближайших соседей. Но такой подход не давал полной картины, оставляя пробелы в понимании того, как протекает жизнь в галактике и почему одни звезды светят ровно, а другие мерцают или подмигивают.
Ричард Андерсон, заведующий лабораторией в Федеральной политехнической школе Лозанны, и Эмили Хант из Института астрономии Общества Макса Планка впервые объединили два подхода и решили изучить поведение переменных звезд в рассеянных кластерах на большой статистической выборке.
Используя данные миссии «Гея» (Gaia) Европейского космического агентства (ESA), они составили карту почти 35 000 переменных звезд в 1 200 рассеянных звездных скоплениях Млечного Пути. Этот «взгляд с высоты птичьего полета» (так ученые озаглавили свою работу) дает исследователям беспрецедентную карту жизни, старения и смерти звезд в составе их «либеральных» сообществ. Результаты исследования опубликованы в виде письма в редакцию журнала Astronomy & Astrophysics.
Космический телескоп Gaia был запущен в 2013 году и находится во второй точке Лагранжа L2 в полутора миллионах километров от Земли. Основной его задачей было составление подробной трехмерной карты Млечного Пути. Название аппарата ассоциируется с именем богини Земли Геи и расшифровывается как Global Astrometric Interferometer for Astrophysics.
Новый взгляд на галактику
Работа Андерсона и Хант представляет собой первый в истории науки опыт совместного анализа больших выборок звездных скоплений в разрезе сугубо переменных звезд. Это создает синергетический эффект, поскольку два подхода дают взаимодополняющие результаты. Команда построила свою карту, используя третий выпуск данных телескопа Gaia. Он точно отслеживает в режиме реального времени положение, яркость и цвет более миллиарда звезд. Авторы не ставили перед собой цель «объять необъятное» и сосредоточились на рассеянных скоплениях в пределах 6 500 световых лет от нас, чтобы обеспечить максимальную достоверность результатов.
Исследователи сопоставили каталог переменных звезд Gaia с популяцией этих скоплений по другим источникам и проверили возраст, удаленность, яркость и периодичность каждой мерцающей звезды. Отслеживая, где в кластерах появляются переменные звезды каждого типа и как меняется их количество и свойства с возрастом скопления, команда определила новые закономерности в их жизненном цикле.
Результаты показывают, что по крайней мере каждая пятая звезда в этих скоплениях с разной периодичностью меняет яркость. Молодые кластеры содержат наибольшее разнообразие переменных звезд, в то время как в более старых скоплениях наблюдается больше тел с медленными циклами. Исследование также показывает, что определенные типы служат маркерами возраста скопления, предоставляя новый инструмент для измерения хронологии группы звезд без необходимости построения сложных моделей.
Команда опубликовала свой каталог, содержащий информацию о положении, типах и свойствах всех 35 000 переменных звезд в этих скоплениях. Исследование также предлагает самую четкую на сегодняшний день визуализацию, показывающую распределение различных типов на диаграмме Герцшпрунга-Рассела, которая описывает закономерности эволюции светил.
Миссия «Гея» сама по себе уже прекращена, телескоп не присылает данные, но обработка массивов присланной им информации — в самом разгаре. В ближайшие годы обширный архив наблюдений Gaia, охватывающий почти 2 миллиарда звезд, будет обработан и проанализирован специалистами ESA и учеными по всему миру.
Андерсон заявил, что проделанная им с коллегой работа — это «затравка» того, что нас ждет с четвертым и пятым выпусками данных Gaia. По мнению ученого, не за горами революция в изучении звездных популяций по вариациям их блеска. Показав, как переменные звезды можно использовать в качестве «часов» и «маркеров» в эволюции звезд, исследовательская группа открыла новые инструменты изучения истории Вселенной.
Мы состоим из звездной пыли. Понимание жизни звезд и законов физики, управляющих ими, имеет решающее значение для понимания нашего происхождения и места в космосе.Ричард Андерсонастрофизик
О жизни типичного рассеянного звездного скопления Беркли 65 Hi-Tech Mail рассказал здесь.
