Введение
Звездные скопления — это большие группы звезд, удерживаемые вместе собственной гравитацией. Можно выделить два основных типа звездных скоплений: шаровые скопления — это плотные группы от десяти тысяч до миллионов старых звезд, гравитационно связанных между собой, в то время как рассеянные скопления — это более рыхлые группы звезд, обычно содержащие менее нескольких сотен звезд и часто очень молодые. Рассеянные скопления со временем разрушаются под гравитационным влиянием гигантских молекулярных облаков по мере их движения по галактике, однако звезды, входившие в скопление, продолжают двигаться в основном в одном направлении в пространстве, даже если они больше не связаны гравитацией; такие группы называются звездными ассоциациями, иногда также движущимися группами. К звездным скоплениям, видимым невооруженным глазом, относятся Плеяды, Гиады и 47 Тукана.
Star clusters are large groups of stars held together by self gravitation. Two main types of star clusters can be distinguished: globular clusters are tight groups of ten thousand to millions of old stars which are gravitationally bound, while open clusters are more loosely clustered groups of stars, generally containing fewer than a few hundred members, and are often very young. Open clusters become disrupted over time by the gravitational influence of giant molecular clouds as they move through the galaxy, but cluster members will continue to move in broadly the same direction through space even though they are no longer gravitationally bound; they are then known as a stellar association, sometimes also referred to as a moving group. Star clusters visible to the naked eye include the Pleiades, Hyades, and 47 Tucanae.
Открытый кластер
Открытые скопления сильно отличаются от шаровых. В отличие от шарообразно распределенных шаровых скоплений, они ограничены галактической плоскостью и почти всегда встречаются в спиральных рукавах. Как правило, это молодые объекты, возраст которых составляет до нескольких десятков миллионов лет, с редкими исключениями, возраст которых достигает нескольких миллиардов лет, например, Messier 67 (ближайшее и наиболее изученное старое открытое скопление). Они формируют области H II, такие как туманность Ориона. Открытые скопления обычно содержат несколько сотен звезд и занимают область диаметром до 30 световых лет. Будучи гораздо менее плотными, чем шаровые скопления, они гораздо слабее связаны гравитационно и со временем разрушаются гравитацией гигантских молекулярных облаков и других скоплений. Тесные сближения между звездами в скоплении также могут приводить к выбросу звезд, процесс, известный как "испарение". Наиболее известные открытые скопления – Плеяды и Гиады в созвездии Тельца. Двойное скопление h+Chi Персея также может быть хорошо видно в темную ночь. В открытых скоплениях часто преобладают горячие молодые голубые звезды, поскольку, хотя такие звезды живут недолго по звездным меркам – всего несколько десятков миллионов лет – открытые скопления, как правило, рассеиваются до того, как эти звезды умирают. Определение точных расстояний до открытых скоплений позволяет калибровать зависимость период-светимость, наблюдаемую у цефеид, которые затем используются как стандартные свечи. Цефеиды обладают высокой светимостью и могут быть использованы для определения расстояний до далеких галактик и скорости расширения Вселенной (постоянной Хаббла). Фактически, открытое скопление NGC 7790 содержит три классические цефеиды, которые играют важную роль в подобных исследованиях.
Промежуточные формы
В 2005 году астрономы обнаружили новый тип звездного скопления в галактике Андромеды, который во многих отношениях очень похож на шаровые скопления, хотя и менее плотный. В Млечном Пути подобных скоплений (также известных как расширенные шаровые скопления) не обнаружено. Три скопления, найденных в галактике Андромеды, имеют обозначения M31WFS C1, M31WFS C2 и M31WFS C3. Эти вновь открытые звездные скопления содержат сотни тысяч звезд, что сопоставимо с количеством звезд в шаровых скоплениях. Они также разделяют другие характеристики с шаровыми скоплениями, такие как звездные популяции и металличность. Отличительной особенностью этих скоплений является их значительно больший размер – несколько сотен световых лет в поперечнике – и гораздо меньшая плотность, в сотни раз ниже, чем у шаровых скоплений. Соответственно, расстояния между звездами в них значительно больше. Эти скопления обладают свойствами, промежуточными между шаровыми скоплениями и карликовыми сфероидальными галактиками. Механизм их формирования пока неизвестен, но он вполне может быть связан с формированием шаровых скоплений. Неизвестно также, почему такие скопления существуют в M31, но отсутствуют в Млечном Пути. Неясно, содержат ли другие галактики подобные скопления, однако маловероятно, что M31 является единственной галактикой, обладающей расширенными скоплениями.
Астрономическое значение
Звездные скопления важны во многих областях астрономии. Это связано с тем, что почти все звезды в старых скоплениях сформировались примерно в одно и то же время. Различные свойства всех звезд в скоплении являются функцией только массы, поэтому теории звездной эволюции опираются на наблюдения открытых и шаровых скоплений. Это особенно верно для старых шаровых скоплений. В случае молодых (возраст < 1 млрд лет) и скоплений среднего возраста (1 < возраст < 5 млрд лет) такие факторы, как возраст, масса и химический состав, также могут играть важную роль. На основании своего возраста звездные скопления могут предоставить много информации об их галактиках-хозяевах. Например, звездные скопления в Магеллановых Облаках могут дать важные сведения о формировании карликовых галактик Магеллановых Облаков. Это, в свою очередь, может помочь нам понять многие астрофизические процессы, происходящие в нашей галактике Млечный Путь. Эти скопления, особенно молодые, могут объяснить процессы звездообразования, которые могли происходить в нашей галактике Млечный Путь. Скопления также являются важным этапом в определении шкалы расстояний во Вселенной. Расстояние до некоторых ближайших скоплений можно измерить с помощью параллакса. Для этих скоплений можно построить диаграмму Герцпрунга — Рассела с известными абсолютными значениями на оси светимости. Затем, построив аналогичную диаграмму для скопления, расстояние до которого неизвестно, можно сравнить положение главной последовательности с положением в первом скоплении и оценить расстояние. Этот процесс известен как метод подгонки по главной последовательности. При использовании этого метода необходимо учитывать покраснение и звездные популяции. Почти все звезды в Галактическом поле, включая Солнце, изначально формировались в регионах со встроенными скоплениями, которые впоследствии распались. Это означает, что на свойства звезд и планетных систем могла повлиять ранняя скопленная среда. Похоже, это относится и к нашей Солнечной системе, где химический состав указывает на влияние сверхновой от близлежащей звезды на ранних этапах истории Солнечной системы.
Звездное облако
Технически это не звездные скопления, звездные облака — это большие группы множества звезд внутри галактики, разбросанные на огромные расстояния в световых годах. Они часто содержат в себе звездные скопления. Звезды кажутся плотно расположенными, но обычно не образуют какой-либо структуры. Внутри Млечного Пути звездные облака видны сквозь просветы между пылевыми облаками Великого Разлома, обеспечивая более глубокий обзор вдоль нашей линии видимости. Звездные облака также были идентифицированы в других близлежащих галактиках. Примеры звездных облаков включают Большое звездное облако Стрельца, Малое звездное облако Стрельца, звездное облако Скутум, звездное облако Лебедя, звездное облако Нормы и NGC 206 в галактике Андромеды.
Номенклатура
В 1979 году 17-я Генеральная ассамблея Международного астрономического союза рекомендовала присваивать вновь открытым звездным скоплениям, как рассеянным, так и шаровым, в пределах Галактики обозначения, соответствующие схеме "Chhmm±ddd", всегда начинающиеся с префикса C, где h, m и d обозначают приблизительные координаты центра скопления в часах и минутах прямого восхождения и градусах склонения соответственно, с ведущими нулями. Обозначение, однажды присвоенное, не подлежит изменению, даже если последующие измерения уточняют положение центра скопления. Первые такие обозначения были присвоены Гостой Лингой в 1982 году.