HVGC-1: kõrvalejäetud klaster

Oleme juba avastanud tähti, mis liiguvad tuhandete kilomeetrite sekundis kiirusega. 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 sihtmärk 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 2014. aastal esmakordselt avastati, tähendas selle asukoht taevas seda, et see võib olla kas Linnutee halo täht või elliptilisest galaktikast M87 väljutatud petlik globaalne klaster. Radiaalse kiiruse mõõtmine näis viitavat sellele, et viimane hüpotees on tõenäolisem, kuid juhtumi lõplikuks sulgemiseks kulus optiline ja infrapuna fotomeetria koos vesinikujoonte mõõtmisega selle spektrites.

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

HVGC-1 - lühike kiirete globaalsete klastrite klaster 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. See on võrreldamatu seni avastatud globaalse klastriga ja näib osutavat nii klastri enda kui ka galaktika jaoks, mida see kunagi koduks nimetas, turbulentset minevikku.

Süüdlane? Üsna tõenäoliselt ülivõimas must auk.

Spektroskoopia lööb uuesti

Avastus leidis aset keset otsingut (Caldwell jt 2014) globaalsete klastrite poole Neitsi klastri suunas. Vanad, tihedad ja vähese metallisusega tähed, need objektid ja neist moodustuvad tähed on tõenäoliselt sama vanad kui nende ümber tiirlevad galaktikad. Nende varane 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-de puhul - 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 oli kaugel tähtede ja globaalsete klastrite jaotuse tippudest, 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 erinevate tähtede olemasolu ja kuju võivad olla tähe koostise ja temperatuuri peamised näitajad. Samuti on oluline joonte tugevus, kuid joonte tugevust saab vähendada näiteks väljasuremise ja muidugi pöördvõrdelise ruutseadusega. Seetõttu, kui soovite proovida objekti tuvastada selle joone tugevuse põhjal, on parem vaadata absoluutsete intensiivsuste asemel erinevate joonte suhteid.

Joonis 3, Caldwell et al. 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 globaalsete klastrite või väljatähtedega. HVGC-1 Ca II suhe oli umbes 0,5 - umbes pool sellest, mida võiksite oodata halo-tähe nägemisel, kuid sobib ideaalselt ümmarguse klastri jaoks.

Tähtede filtreerimine

Teine peamine diagnostika, mida kasutati objekti võimalikest esiplaanitähtedest eraldamiseks, oli lihtne fotomeetria. Varem samal aastal välja antud neitsiklastri uuringus, mida nimetatakse järgmise põlvkonna neeruklastri uuringu infrapunaks (NGVS-IR), tutvustasid Muñoz jt. 2014 oli välja mõelnud nutika viisi, kuidas eraldada globaalseid klastrid tähtedest, võrreldes erinevate filtrite fotomeetriat. Tehes heleduse mõõtmisi ribalaiustes K, u ja i (vastavalt keset 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 jt. 2014.

Fotomeetria ja joonte suhte analüüsi vahel tundus, et rühm klassifitseeris HVGC-1 lõplikult 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 Virgo klaster tervikuna. Me näeme, et Linnuteel liigub mitu tähte, mida nimetatakse hüperpuuduvuse 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. Ülivõimsate tähtede alt eemaldatakse binaarsed kaaslased - kaasatud kolmandad kehad -, kui nad kohtuvad ülimassiivse musta auguga, kuid binaarsus on globaalsete klastrite puhul väga ebatõenäoline! Astronoomid tegid ettepaneku seadistuse muutmiseks, 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 enamiku globaalse klastri tähtedest, jättes alles ainult selle tiheda tuuma.

Sellel ideel on tugi. Kui M87-l on ainult üks supermassiivne must auk, on see keskelt nihutatud, mis võib näidata, et must auk on binaarse ühinemise tulemus. Sündmuse gravitatsioonilained võivad kiirguda anisotroopselt, ajades jäänused galaktilisest keskusest eemale. Meil on tõendeid, et sama asi juhtus ka kvaasaris 3C 186.

Ülitäpsusega 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 vaheline interaktsioon, mille võis nende seast eemaldada M87 - HVGC-1. Siiski ei laiene M87-s teistest kandidaatobjektidest täheldatud jaotus 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 kääbusgalaktika „subhalo” kaaslane, mis on nihutatud läbi kolme keha interaktsiooni. 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 kõik väljutatakse galaktika keskel asuva musta augu kahendsüsteemist 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, ümmarguste klastrite ning gaasi ja tolmu abil. See on pidev uurimise eesmärk mitmesugustel lainepikkustel. HVGC-1 uudishimuliku mineviku kohta tõendite esitamiseks ei pruugi me olla järgmisest uuringust liiga kaugel.