Какво е кълбовиден куп?

Сфера от много, много ярки звезди, по-плътни към средата и по-широко разделени по краищата.

Кълбовидният куп M5, както се вижда от космическия телескоп Хъбъл. Тази снимка бешеАстрономическа снимка на деняпрез юни 2015 г. Чрез HST/ NASA/ ESA/APOD.


В ход е годишната кампания за групово финансиране на EarthSky. През 2020 г. ние даряваме 8,5% от всички входящи приходи на No Kids Hungry. Кликнете, за да научите повече и да дарите.

Кълбовидните купове са плътно опаковани, симетрични колекции от звезди, орбитиращи предимно в разширенатазвездни ореолизаобикалящи повечето спирални галактики. Кълбовидните купове съдържат някои от най-старите звезди в галактиката и се смята, че са се образували в началото на нейната история. Възможно ли е – когато се е формирала за първи път – спирална галактика като нашия Млечен път някога е била аморфен облак от газ и прах? Възможно ли е първите му звезди да са се събрали в кълбовидни купове? Възможно ли е тези клъстери да са останали в ореола около центъра на галактика, докато останалата част от въртящата се галактика се сплесква и образува спираловидни рамена? Този сценарий би обяснил защо кълбовидните купове орбитират в ореола на галактиката и съдържат най-старите й звезди.


Но факт е, че никой не знае точно как са се образували кълбовидни купове и каква роля, ако има такава, са играли в развитието на галактиките. Ние знаем, че кълбовидните купове са най-старият, най-големият и най-масивният тип звезден куп и че те съдържат най-старите звезди. Възрастта им може да бъде демонстрирана от почти пълната им липса на това, което астрономите наричатметали, тоест елементи, по-тежки от водорода и хелия, присъстващи в ранната Вселена преди да се родят първите звезди и галактики. По-тежките елементи бяха изковани в звездните интериори.

Голяма, кръгла, симетрична топка от хиляди звезди, по-плътна към средата.

Омега Кентавър - съдържащ до 10 милиона звезди - е най-големият кълбовиден куп, свързан с нашата галактика Млечен път. Изображението показва само централната част на клъстера, област с размерите на пълната луна върху купола на небето. Изображение от обсерваторията La Silla/ЧЕ.

Кълбовидните купове са големи. Могат да достигнат300 светлинни годинив диаметър и съдържат 10 милиона звезди. За разлика ототворени звездни купове– съдържащи звезди-сестри, разпръснати из диска на нашата галактика и вероятно други галактики – кълбовидните купове са големи, симетрични и стари, като най-стария и най-стария земен градстабиленграждани.

Ето няколко начина, по които кълбовидните звездни купове и отворените звездни купове са различни:




Кълбовидните звездни купове са много симетрични по форма и са най-плътни към центровете си. Отворените звездни купове са с по-неправилна форма.

Кълбовидните купове обикалят вореолна нашата галактика, съсредоточен в центъра на галактиката и разширяващ се над и под галактическия диск. Отворените звездни купове са склонни да обикалят в орбитав рамките надиска.

Кълбовидните звездни купове съдържат стотици хиляди звезди, а някои – като Омега Кентавър, показан по-горе – съдържат милиони звезди. Отворените звездни купове обикновено съдържат само стотици звезди.

Малък размит кръгъл звезден куп, поставен срещу звездно поле.

Вижте по-голям. | Известният кълбовиден куп Messier 13 или M13 – най-големият и най-ярък кълбовиден куп, лесно видим от Северното полукълбо – наблюдаван срещу неговото звездно поле. На разстояние 25 000 светлинни години и около 145 светлинни години в диаметър, M13 е популярна мишена за астрономи любители, използващи малки телескопи. Изображение чрезФред Еспенак.


Размита топка от много звезди, толкова близо една до друга в центъра, че изглежда солидна.

Ето отново М13. Забележете неговата много симетрична структура, която е типична за кълбовидните звездни купове. Снимка чрез обсерватория Bareket в Израел.

Нашият собствен Млечен пътима около 150кълбовидни купове, с може би още чакащи открития, скрити от галактическия прах. Съседната ни спирална галактика в посока на съзвездието Андромеда –M31или галактиката Андромеда – изглежда имаоколо 300кълбовидни купове. Някои елипсовидни галактики с футболна форма също имат кълбовидни куповеM87в посоката на съзвездието Дева, дом на свръхмасивната черна дупка, която е прочуто изобразена отТелескоп Event Horizonпрез 2019 г. Тази гигантска елиптична галактика, M87, се оценява, че притежаваоколо 15 000 кълбовидни купа, като повече от 1000 са били директно наблюдавани телескопично досега.

Чертеж на галактика с ръбове със сфера от малки точки, обграждащи централната издутина.

Известно е, че около 150 кълбовидни звездни купа обграждат центъра на нашата галактика.

Кълбовидните купове обикалят около галактики в орбити, които са силно ексцентрични и силно наклонени къмгалактическа равнина. Обикаляйки в „покрайнините“ на галактика, те отнемат може би няколкостотин милиона години, за да завършат една орбита. В телескоп кълбовидният куп изглежда като размита топка, с отделни звезди по периферията, които се сливат в плътна светлинна топка към центъра. Това обаче е просто защото звездите са толкова близо една до друга, че не могат да бъдат разрешени поотделно телескопично. В центъра на кълбовиден куп звездите могат да достигнат aплътностмежду 100 и 1000 звезди на кубпарсек. Това е в контраст с плътността на звездите близо до нашето слънце, оценена на около 0,14 звезди на кубичен парсек. Ако стоите на планета, обикаляща около звезда в кълбовиден куп, нощното ви небе ще бъде изключително претъпкано с близки звезди!


Много претъпкано звездно поле, хиляди звезди, със сферичен вид.

Това изображение от космическия телескоп Хъбъл показва ядрото на големия кълбовиден куп Месие 13 в съзвездието Херкулес.Прочетете повече за това изображение от SpaceTelescope.org.

Звездите в кълбовидните купове са най-древните обитатели на галактиката, съставляващи население от това, което астрономите наричатПопулация II звезди. Тези, чиято възраст е измерена, са на възраст между 11 и 13 милиарда години, което ги прави почти толкова стари, колкото самата галактика. Не е изненадващо, че много от тези древни звезди са еволюирали в огромни, надути червени гигантски звезди, както нашето слънце ще направи след няколко милиарда години. Звездите са изключителнобедни на метали, което ще рече – на особения език на астрономията – те имат малки количества материали, по-тежки от хелий в сравнение със заобикалящата ги междузвездна среда (астрономите наричат ​​всички елементи, по-тежки от хелия, като „метали“). Тъй като по-тежките елементи са направени вътре в звездите - и след това се разпространяват в междузвездната среда чрез експлозии на свръхнови - този недостиг на метали е точно това, което обикновено се очаква от такива стари звезди. В други светове звездите от Популация II се състоят почти изключително от водород и хелий, материалите, които са присъствали в ранната вселена.

Има обаче една мистерия: кълбовидните купове също имат „аномалии на изобилието“ от по-тежки метали, което означава, че има елементи, които се намират другаде, в звезди, които са се образували по-скоро. По-специално, изглежда има излишъци от натрий, въглерод, кислород и алуминий, с по-тежки метали като стронций, итрий, барий и европийсъщо присъствав някои клъстери. Тези аномалии не са задоволително обяснени, въпреки че са представени няколко обяснения, като например ранното наличие насупермасивни звезди.

Най-известният кълбовиден куп в северното полукълбо еM13в съзвездието Херкулес, понякога наричаноГолям кълбовиден куп, което е открито отЕдмънд Халейпрез 1714г.Чарлз Месиепо-късно го добави в свояизвестен каталогпрез 1764 г. В любителските телескопи това е малка размита светлина, около 22 000светлинни годиниот Земята. В центъра на този куп звездите орбитират толкова близо, че понякога се сблъскват, смъртта им води до създаването на нови звезди, известни като „сини изостанали” Това звездно население е единственият тип по-нови звезди в кълбовидните купове.

Други кълбовидни купове саM22в Стрелец – един от най-ярките на небето –M5змията иM12в Ophiuchus. Много от най-големите и най-ярките кълбовидни купове на нощното небе се виждат най-добре през пролетните нощи и често присъстват в т.нар.Маратоните на Месие.'

Кълбовидните купове са чудесна гледка дори и в най-малките телескопи, въпреки че е необходим голям инструмент за разделяне на отделни звезди към техните центрове.

Когато ги погледнете, виждате популации от звезди, родени в ранна детска възраст на нашата галактика!

Малък размит клъстер в нощно небе, с вложка, показваща го по-голям.

Астрономи любители обичат да надничат кълбовидни купове през малките си телескопи. Ето Омега Кентавър, заловен от Грег Хоган в Катлийн, Джорджия. Благодаря, Грег!

В крайна сметка: Кълбовидните купове са сферични колекции от звезди, орбитиращи предимно взвезда здравейна спирални галактики. Нашата галактика Млечен път има около 150 глобула, които съдържат някои от най-старите звезди на нашата галактика.