Голубые звезды главной последовательности в рассеянных скоплениях родились за счет слияний

Астрономы разобрались в причине разделения звезд главной последовательности в молодых рассеянных скоплениях на красные и голубые светила. Оказалось, что за это отвечают разные механизмы образования звезд — красные светила рождаются за счет дисковой аккреции, а голубые светила образуются за счет слияния звезд в двойных системах. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Считается, что звездные скопления представляют собой ансамбль звезд одного возраста, рожденных в одинаковых начальных условиях. Старые и очень массивные шаровые скопления содержат несколько звездных популяций с разным химическим составом. Однако наблюдения космического телескопа «Хаббл»  показали, что звезды главной последовательности молодых (возрастом от 15 до 600 миллионов лет) рассеянных звездных скоплений образуют два дискретных компонента на диаграмме Герцшпрунга — Рассела — красные светила, кажущиеся более старыми, и синие светила, кажущиеся более молодыми. При этом по химическому составу они не различаются. Природа такого расщепления на диаграмме пока что не имеет хорошего объяснения.

Группа астрономов во главе с Ченом Ваном (Chen Wang) из Боннского университета решила разобраться в проблеме расщепления звезд рассеянных скопления путем компьютерных моделирований и анализа данных наблюдений космического телескопа «Хаббл» за четырьмя рассеянными скоплениями с возрастом менее 100 миллионов лет в двух галактиках-спутниках Млечного Пути: NGC 1755, NGC 1818 и NGC 2164 из Большого Магелланова Облака и NGC 330 из Малого Магелланова облака. Все эти скопления демонстрируют два компонента звезд главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга — Рассела.

Ученые пришли к выводу, что звезды синего компонента главной последовательности представляют собой медленно вращающиеся светила, возникающие в результате слияния звезд. В частности, средняя проекционная скорость вращения красных звезд главной последовательности в NGC 1818 оказалась равной 202 километров в секунду, в то время как для голубых звезд главной последовательности в этом скоплении она составила всего 71 километр в секунду. Функция масс голубых звезд главной последовательности почти плоская, что подтверждает их необычный путь формирования. 

Получается, что звезды в скоплениях набирают массу двумя разными способами: за счет аккреции вещества из околозвездного диска, что приводит быстрому вращению, формируя красный компонент главной последовательности, или за счет слияния звезд в двойных системах, что порождает медленные ротаторы с сильным магнитным полем из синего компонента. При этом темп слияния звезд максимален в течение первых нескольких миллионов лет эволюции скопления, после чего он значительно снижается, но остается на существенном уровне в течение нескольких десятков миллионов лет жизни скопления.

Ранее мы рассказывали о том, как богатые α-элементами звезды омолодились за счет своих компаньонов.

Александр Войтюк