Kulista gromada gwiazd zawiera zaskakująco niewiele ciężkich pierwiastków

Dziwna, nowo zmierzona grupa gwiazd krążąca wokół pobliskiej galaktyki Andromedy ma najniższy poziom ciężkich pierwiastków chemicznych, jaki kiedykolwiek widziano w jednej z tych tajemniczych gromad gwiazd. Ta gromada kulista, nazwana RBC EXT8, jest również zaskakująco masywna, co stanowi wyzwanie dla teorii dotyczących formowania się takich gromad i niektórych galaktyk, donoszą w Internecie 15 października astronomowie w Science.

„To bardzo niezwykły obiekt” – mówi astrofizyk Oleg Gnedin z University of Michigan w Ann Arbor, który nie brał udziału w nowym odkryciu.

Gromady kuliste to zatłoczone, kuliste skupiska gwiazd, które krążą wokół centrum galaktyki, chociaż większość, w tym RBC EXT8, żyje na obrzeżach galaktyki. Gromady mają zazwyczaj miliardy lat, więc ich gwiazdy są zwykle nieskazitelne chemicznie, co oznacza, że powstały, zanim Wszechświat zdążył stworzyć większość pierwiastków cięższych od wodoru lub helu, które astronomowie łączą z powstaniem „metali”.

Poprzednie obserwacje tych gromad w Drodze Mlecznej i innych galaktykach sugerowały, że istnieje granica tego, jak niska może być zawartość metalu w gromadzie kulistej. Gromady najbardziej ubogie w metale były około 300 razy mniej bogate w ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo, niż słońce, ale nie mniej.

Jednak widma RBC EXT8, oddalone około 2,5 miliona lat świetlnych, pokazują, że zawartość metalu w gromadzie jest około 800 razy mniejsza niż w Słońcu. Gromada kulista, która miała poprzedni rekord najniższej „metaliczności”, ma trzy razy więcej.

„To było zupełnie nieoczekiwane, że znaleźliśmy gromadę kulistą tak ubogą w metal” – mówi astronom Søren Larsen z Radboud University w Nijmegen w Holandii.

Większa, rozmyta plamka na wstawionym obrazie po lewej to RBC EXT8, gromada kulista, która orbituje około 88 000 lat świetlnych od centrum galaktyki Andromeda (pokazana po prawej). Nowe badanie wykazało, że gromada zawiera zaskakująco niewiele ciężkich elementów jak na swój rozmiar. © 2020 ESASKY, CFHT

Co więcej, biorąc pod uwagę jej ubogość w metale, ta gromada jest zaskakująco masywna, waży około 1,14 miliona mas Słońca. (Gromada kulista o średniej masie ma około 100 000 mas Słońca, ale niektóre gromady osiągają 3 miliony mas Słońca. RBC EXT8 jest ciężki, ale nie najcięższy).

Ta masa sprawia, że gromada jest jeszcze trudniejsza do wyjaśnienia, ponieważ w kosmosie, im masywniejsza jest galaktyka lub gromada, tym normalnie ma więcej ciężkich pierwiastków.

Istnieje kilka potencjalnych wyjaśnień tego trendu, ale jednym jest po prostu to, że bardziej masywne galaktyki lub gromady kuliste mają więcej gwiazd. Gwiazda stapia ciężkie pierwiastki w swoim jądrze i w miarę starzenia rozsypuje je wokół swojej gromady macierzystej lub galaktyki. Wystarczająco masywne gwiazdy mogą eksplodować jako supernowa, rozprzestrzeniając te metale, aby stały się częścią następnej generacji gwiazd. Zatem więcej gwiazd oznacza więcej możliwości lokalnego gromadzenia się metali.

Masywniejsze obiekty mają również zaletę grawitacji, która pozwala im lepiej trzymać się metali, które mają, i pozostać spójną grupą przez miliardy lat. Mniej masywne gromady kuliste z czasem rozpuszczają się w swoich macierzystych galaktykach.

Te trendy razem mogły wyjaśnić pozorną „podłogę metaliczności” dla gromad kulistych – wszystkie mniej masywne, bardziej ubogie w metal gromady rozpadły się przez eony.

RBC EXT8 stawia tę konwencjonalną mądrość na głowie. „Jest za duży, by mieć tak niską metaliczność” – mówi Gnedin. „Na tym polega zagadka”.

Źródło: Lisa Grossman

S.S. Larsen et al. An extremely metal-deficient globular cluster in the Andromeda GalaxyScience. Published online October 15, 2020. doi:10.1126/science.abb1970.

Zdjęcia: HUBBLE/ESA AND NASA, G. PIOTTO

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x