Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
О голубых бродягах.

 

Как известно, шаровые звёздные скопления состоят из населения 2 типа т.е. звёзды невысокой светимости в главной последовательности, эволюционирующие несколько миллиардов лет. Это вызвано тем, что в шаровых скоплениях звёзды рождались сразу все вместе и имеют все одинаковый возраст. Всё хорошо, массивные звёзды все повыгорали и повспыхивали за 1 миллиард лет, остались только самые долгожители, которые дожили до наших дней. Но тем не менее, в некоторых шаровых скоплениях, а именно в 1953 году американский астроном Алан Сэндж в шаровом скоплении М3 обнаружил голубые звёзды, они и получили своё название "голубые бродяги"(blue stragglers). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хаббловская фотография скопления  NGC 6397  На этой фотографии видны те самый голубые бродяги, яркие голубые звёзды.

Как известно, чем звезда голубее, тем выше температура на её поверхности, следовательно, выше светимость и масса. Но чем выше масса и светимость, тем меньше должно быть время на эволюцию звезды и тем быстрее она должна сойти со стадии главной последовательности и превратиться в красный гигант, а потом уже в белого карлика или нейтронную звезду (на массу для образования "черной дыры" бродяги не дотягивают). Следовательно, по теории они там не должны существовать, но факт есть факт, такие звёзды наблюдаются.

Как же это можно объяснить? Самое первое объяснение, которое мне пришло в голову, что при проходе через диск галактики, двигаясь по орбите вокруг центра галактики, они могут захватывать своим гравитационым полем из диска более массивные звёзды, и потом их мы и наблюдаем. Но всё не так-то просто. Дело в том, что вторая космическая скорость для шаровика, пусть и такого крупного как Омега Центавра, всего 40-50 км/с, когда орбитальная скорость вращения звёзд около 250 км/с. Понятно что массы шаровика не хватит, чтобы поймать "шуструю" звезду. 

М13 - типичное шаровое скопление

Тогда начали думать, а какие процессы могут еще приводить к омолаживанию звёзд в скоплениях. И начали рассуждать. В шаровых скоплениях, где плотность намного выше плотности звёзд в околосолнечном пространстве, легче образовать пары и легче звёздам врезаться друг в друга или образовывать тесные двойные системы, в которых будет перетекание вещества через внутреннюю точку лагранжа.  Когда в ТДС одна более массивная звезда сходит с главной последовательности и начинает раздуваться, превращаясь в красный гигант, то при заполнении своей полости Роша, вещество с этой звезды начинает перетекать на менее массивного соседа, добавляя ему массы и свежего топлива (водород, гелий). Т.е. более массивный компонет начинает омолаживать менее массивного путём перетекания своего вещества. Таким образом менее массивный компонент, оставаясь на главной последовательности, становится массивнее своего соседа и меняет цвет, скажем, с жёлтого на  голубой, (ну... как-то так).

                                                                                   

Как можно проверить эту гипотезу... Наблюдая функцию масс для двойных систем. Или смотреть, есть ли вспышки новых звёзд в скоплениях. Хотя мне кажется, здесь нет только одного механизма, а скорее всего, сочетаются сразу 3 гипотезы: когда у нас идёт процесс перетекания вещества в ТДС, когда сталкиваются две звезды, сливаясь в одну, и когда шаровик идёт под малым углом с плоскостью галактики он может некоторые звёзды все же "ловить". 

 

 

 

 

 

За ошибки и опечатки извините.

Парадигма Астрофизики на специальном сайте : www.menbek.ucoz.ru

Сережа! Наконец у меня появилась возможность написать комментарий  на твою гипотезу. В принципе гипотеза неплохая. Однако она требует уточнений.

Возраст шаровых скоплений сравним с возрастом галактики, в которую они входит. А время выгорания голубых звезд в сравнении с этим временем мало. Поэтому, если мы сейчас наблюдаем голубые звезды в скоплении, то они должны были родиться совсем недавно. Согласно твоей гипотезе, они должны рождаться в двойных системах, которые только сейчас перешли на стадию красных гигантов. Отсюда можно сделать вывод, что это маломассивные звезды типа нашего Солнца.

Вторая компонента, на которую перетекает масса, должна при этом быть еще менее массивной. Иначе они бы проэволюционировали раньше.  Но в этом случае на вторую компоненту не может перетечь много массы. Очевидно, не более половины массы. Иначе система может просто распасться. Но тогда масса звезды, на которую перетекает вещество, не может быть больше 1.5 - 2 масс Солнца (с запасом). Может ли при такой массе звезда стать голубой?  Т.е. при анализе твоей гипотезы нужно первоначально согласовать возраст звезд  и их массу.

По всей видимости, такой процесс образования голубых звезд, который ты предлагаешь, должен идти в очень узком диапазоне масс.  Если твоя гипотеза верна, то подсчет количества молодых голубых звезд в скоплении должен согласовываться с числом маломассивных тесных двойных звезд в нем. При этом возникает еще один вопрос. Если такой процесс образования в тесных двойных голубых звездах шел все время, то эволюция в таких системах ускорялась. Значит, число вспышек сверхновых и новых должно быть несколько выше той величины, которую можно оценить по общему числу звезд в скоплении и возрасту. 

Однако, я не такой большой знаток звездной эволюции и, возможно, что-то упускаю из вида. Меня, кстати,  интересует сама возможность существования шаровых скоплений. По идее они должны были бы со временем приобретать дисковую структуру.  Но этого не происходит. Как сейчас теория трактует долгое существование шаровых скоплений?

Это не моя гипотеза, а так люди в мире себе представляют образование голубых бродяг,  у меня немного другая гипотеза, я пока о ней не буду говорить. 1,5-2 массы Солнца - это маловато для голубой звезды. 

Шаровики не образуют дисковую структуру, как мне кажется, из-за приливного взаимодейтвия с галактикой, и из-за динамических воздействий при проходе через диск галактики, но это мне так кажется.

Сережа!  Ну тогда ты должен знать основные причины, по которым считают, что "голубые бродяги" рождаются по изложенному тобой сценарию. Где-то это должно быть оговорено.  Кстати, а почему собственно - бродяги?  Это не имеет отношения к звездам типа Барнарда (насколько я помню, эти звезды относятся к классу звезд Вольфа-Райе). Они имеют очень большую скорость собственного движения по отношению к окружению, поскольку покинули звездную систему  при несимметричном сбросе оболочки (кажется так).

На счет приливного воздействия галактики я сомневаюсь. Приливное воздействие скорее привело бы к разрыву шарового скопления, а не к сохранению его сферической структуры. У меня подозрение, что здесь играют роль сюрпризы стохастической динамики совокупности звезд. Подозрения основываются на таких рассуждениях. На больших масштабах звездная система ведет себя как пыль, т.е. как среда   с нулевым давлением. В этом случае система сжимается по законам пылевой среды и с вероятностью близкой к 1 будет превращаться в блин, как, например, галактики. Но сжатие останавливается тогда, когда в системе появляется нечто, играющее роль среды с давлением. Так рождаются звезды. Газо-пылевое облако сжимается до тех пор, пока давление не станет препятствовать сжатию. Исходя из этого, можно предположить, что в шаровом скоплении нечто играет такую же роль. Но газа в них, как я понимаю, очень мало, Поэтому остается предположить, что роль такого реагента играют случайные флуктуации скорости звезд, которые при усреднении приводят к появлению нечто, подобного давлению. 

Отвечаю на вопросы. 

1. В шаровых скоплениях намного выше концентрации звёзд, буквально на порядки, и там они действительно могут сталкиваться.

2. Более массивные звёзды быстрее эволюционируют в тесных двойных системах(ТДС) нежели менее массивный компонент. А когда он достаточно проэволюционировал, стал старым, он переходит в стадию красного гиганта, он раздувается и его верхние слои заполняют так называемою полость Роша, это та зона в ТДС, где силы гравитации от обоих компонентов равны. Следовательно, верхние слои, которые становятся ближе ко второму компоненту нежели к своему родному, начинают и перетекать на соседа.

И эта не моя гипотеза, это такой мини обзорчик, моя гипотеза пока на стадии разработки:))