HVGC-1: eemaldatud klaster

Oleme juba avastanud tähtede liikumise kiirusega tuhanded kilomeetrid sekundis. Kas see globaalne klaster teeb sama?

Palja silmaga näevad tähed ja galaktikad sageli välja nagu pisikesed valgusetapid. Ehkki paljude allikate puhul saavad teleskoobid pakkuda pilte peaaegu üllatavalt detailselt, on palju juhtumeid, kus huvipakkuv eesmärk näeb endiselt välja nagu ekraanil olev punkt. Sel juhul võivad astronoomid sõltuda spektroskoopiast, et anda neile isegi põhiline ülevaade sellest, mida nad vaatavad.

Võtame näiteks objekti HVGC-1, mis asub Malaisiast umbes 16 miljoni parseli kaugusel galaktikate Neitsi klastris. Kui see esmakordselt 2014. aastal avastati, tähendas selle asukoht taevas, et see võib olla kas Linnutee halo halo või täht, mis pärineb elliptilisest galaktikast M87. Radiaalse kiiruse mõõtmine näis viitavat sellele, et viimatinimetatud hüpotees on tõenäolisem, kuid juhtumi lõplikuks sulgemiseks kulus optiline ja infrapuna fotomeetria koos vesinikujoonte mõõtmisega spektrites.

M87 Hubble'i kosmoseteleskoobi pilt koos selle keskmest eralduva joaga. Pildikrediit: NASA / Hubble.

HVGC-1 - lühike lühike globaalse klastri klastrisse 1 - on huvitav kui lihtsalt näide sellest, miks spektrijoonte mõõtmine on uskumatult kasulik. Objekt eemaldub M87-st kiirusega üle 2300 km / s, mis on suurem kui galaktika põgenemiskiirus. Sellega on võrreldamatud kõik seni avastatud globaalsed klastrid ja see näib osutavat turbulentsele minevikule nii klastri enda kui ka galaktika jaoks, mida see kunagi koduks nimetas.

Süüdlane? Võimalik, et supermassiivne must auk.

Spektroskoopia lööb uuesti

Avastus leidis aset keset otsimist (Caldwell jt 2014) globaalsete klastrite poole Neitsi klastri suunas. Vanad, tihedad ja vähese metallisusega tähed, need objektid ja neist koosnevad tähed on tõenäoliselt sama vanad kui nende ümber tiirlevad galaktikad. Nende varajane moodustumine ja evolutsioon on endiselt aktiivne uurimistöö ja kuigi meie parimad ja detailsemad globaalsete klastrite proovid asuvad kohalikus rühmas, võib nende uurimine teistes galaktikagruppides - näiteks M87-s - aidata meil paremini mõista galaktikate moodustumise mõningaid aspekte. .

Joonis 1, Caldwell jt. 2014. Tähe- ja globaalsete klastrite jaotuse tipud on selged ja HVGC-1 on mõlemast kaugel.

Astronoomid uurisid umbes 2500 globaalset klastrikandidaati ja suutsid punase nihke - ja seega radiaalse kiiruse - määrata neist umbes 1800 korral. Kiiruse jaotus näitas, et kandidaadid jagunesid tegelikult kolme erinevasse kategooriasse: galaktikad, neitsiklastri globaalsed klastrid ja Linnutee halo esiplaanil olevad tähed. Kui galaktikad proovist eemaldati, jäi alles üks andmepunkt, mis asus tähe ja globaalsete klastrite jaotuse tippudest kaugel, radiaalkiirusega umbes -1000 km / s - see on tohutu kõrvalseis. See tõstatas küsimuse: kas HVGC-1 oli täht, galaktika, ümmargune klaster või midagi muud?

Spektroskoopia võimaldab meil kindlaks teha objekti liikumise meie vaateväljas, kuid spektraaljooned ise pakuvad meile veelgi rohkem teavet. Näiteks võib erinevate joonte olemasolu ja kuju olla tähe koostise ja temperatuuri põhinäitaja. Samuti on oluline joonte tugevus, kuid joonte tugevusi saab vähendada näiteks väljasuremise ja muidugi pöördvõrdelise ruutseadusega. Seetõttu, kui soovite proovida objekti tuvastada selle joone tugevuse põhjal, on parem vaadata absoluutsete intensiivsuste asemel pigem erinevate joonte suhteid.

Joonis 3, Caldwell jt. 2014. HVGC-1 on üsna selgelt globaalne klaster.

Sel juhul vaatas meeskond kahte erinevat joonisuhet: Hγ jagatud G-riba heledusega ja kahte tüüpi Ca II emissiooni suhe, kasutades suurema energiaga Balmeri jooni. Üldiselt on M87 globaalsetes klastrites Ca II suhted märkimisväärselt madalamad kui Andromeeda ümmarguste klastrite või väljatähtede korral. HVGC-1 Ca II suhe oli umbes 0,5 - umbes pool sellest, mida võiksite oodata halo-tähe nägemisel, kuid sobib ideaalselt globaalse klastri jaoks.

Tähtede filtreerimine

Teine peamine diagnostika, mida kasutati objekti võimalikest esiplaanitähtedest eraldamiseks, oli lihtne fotomeetria. Samal aastal varem välja antud neitsiklastri uuringus, mida nimetatakse järgmise põlvkonna neeru klastri uuringu infrapunaks (NGVS-IR), tutvustasid Muñoz jt. 2014 oli välja mõelnud viisi, kuidas eraldada globaalseid klastrid tähtedest, võrreldes erinevate filtrite fotomeetriat. Tehes heleduse mõõtmisi ribalaiustes K, u ja i (vastavalt keskele vastavalt 2190, 365 ja 806 nm) joonistasid nad ikooni ui suhtes ja tuvastasid uiK-diagrammil mitmeid piirkondi, sealhulgas tähtede ja ümmargused klastrid.

Joonis 14, Muñoz jt. 2014. Põhijadade tähtede ja ümmarguste klastrite kaks naaberjoont on väga tihedalt asustatud.

NGVS-IR meeskond oli spetsiaalselt uurinud M87, muutes nende avastuse tõeliselt kasulikuks vahendiks Caldwellile jt, kes otsisid veel tõendeid selle kohta, et HVGC-1 oli globaalne klaster. Nende uiK-diagramm ei valmistanud pettumust ja sihtobjekt langes ootuspäraselt ilusti globaalsesse klastrijadasse.

Joonis 2, Caldwell et al. 2014.

Fotomeetria ja joonte suhte analüüsi vahel tundus, et rühm oli HVGC-1 lõplikult klassifitseerinud globaalseks klastriks, liikudes M87-ga võrreldes uskumatul kiirusel 2300 km / s. Kiire arvutus näitas, et see kiirus on palju suurem kui galaktika põgenemiskiirus, mis näitab, et ümmargune klaster lahkub sellest peagi, nagu ka Neitsi klaster tervikuna. Me näeme, et Linnuteel liigub mitmeid tähti, mida nimetatakse ülivõimeteks tähtedeks (kirjutasin huvitavast juhtumist, HE 0437–5439, selle aasta alguses!). Arvatakse, et need tähed on saavutanud oma tohutu kiiruse pärast kohtumisi Amburi A * -ga, mis on galaktika keskel asuv ülimassiivne must auk. Kas midagi sarnast võis juhtuda ka HVGC-1 korral?

Mustad augud ja beebiklastrid

Idee vägivaldse kohtumise kohta supermassiivse musta auguga on ahvatlev, mis viitaks M87 vägivaldsele ajaloole. Objekti süsteemist väljutamiseks peab olema kaasatud vähemalt kolm keha. Ülitäpsuse tähtedest eemaldatakse sageli binaarsed kaaslased - kaasatud kolmandad kehad -, kui nad kohtuvad ülimassiivse musta auguga, kuid binaarsus on globaalsete klastrite puhul väga ebatõenäoline! Astronoomid pakkusid välja muudatused seadistuses, kus kaks ülimassiivset musta auku, mis asetseksid üksteisest kuni paari parseli kaugusel, oleks võinud anda vajaliku tõuke HVGC-1 saatmiseks galaktikatevahelisse ruumi. Selline kohtumine eemaldaks suurema osa globaalse klastri tähtedest, jättes alles ainult selle tiheda tuuma.

Seda ideed toetatakse. Kuigi M87-l on ainult üks ülivõimas must auk, on see nihutatud keskelt, mis võib näidata, et must auk on binaarse ühinemise tulemus. Sündmuse gravitatsioonilained võivad kiirguda anisotroopselt, lükates jäänused galaktilisest keskusest eemale. Meil on tõendeid, et sama asi juhtus ka kvaasaris 3C 186.

Ülivõimsamad tähed nagu HE 0437–5439 võivad olla binaarsete või kolmetäheliste süsteemide jäänused. Kujutise krediit: NASA.

Nagu öeldud, on omapärase kiiruse kohta ka teisi seletusi. Üks võimalus, mida grupp kaalus, on Neitsi klastri galaktikate omavaheline interaktsioon, mille võis nende seast eemaldada M87 - HVGC-1. Vaatlusjaotus teistest kandidaatobjektidest M87-s ei ulatu aga mõõdetud suhtelise kiiruseni 2300 km / s, mis tähendab, et HVGC-1 oleks ikkagi kõrvaline väärtus. Veel üks võimalus oli, et HVGC-1 on M87-t tiirleva kääbusgalaksi „subhalo” kaaslane, mis on ümberpaigutatud kolme keha interaktsiooni kaudu. Kuid jällegi ei loo see tõenäoliselt vajalikku kiirust.

Lõpuks kaalus meeskond veel ühte olukorda, mis oli seotud ülimassiivsete musta augu kahekomponentidega. Arvestades seda, kui tihe HGVC-1 on, tundus võimalik, et see oli tegelikult nn hüperkompaktne tähesüsteem - supermassiivne must auk, mida ümbritseb tähtede rühm ja mis kõik väljutatakse galaktika keskel asuva musta augu binaarsüsteemist gravitatsioonilaine kaudu emissioon. Klastri mõõdetud metallilisus ei olnud aga teooriaga täpselt kooskõlas - ja jällegi - samamoodi selle kiirus.

Astronoomid pooldavad endiselt supermassiivse musta auguga binaarse ühinemise ideed - see on põnev väljavaade, kuna sellised ühinemised võivad olla tuvastatavad selliste süsteemide abil nagu pulsarsajastusmassiivid. Kui me tõesti vaatleme M87 pikka aega pärast sellist sündmust, võib galaktika tuuma lähedal asuvates tähepopulatsioonides olla ka muid märke. Võib-olla võiks selle keskmest väljuv astrofüüsiline reaktiivjoon anda meile mõned vihjed. M87 on absoluutselt tohutu galaktika, tõenäoliselt Linnutee mass mitu korda, rikaste tähtede rühmade, globaalsete klastrite ning gaasi ja tolmuga. See on pidev eesmärk õppida mitmesugustel lainepikkustel. HVGC-1 uudishimuliku mineviku kohta tõendite esitamiseks ei pruugi me olla järgmisest uuringust liiga kaugel.