HVGC-1: A kiszélesztett klaszter

Már felfedeztük a csillagokat, amelyek másodpercenként több ezer kilométer sebességgel mozognak. Ez a gömbös klaszter ugyanazt csinálja?

A szabad szemmel a csillagok és a galaxisok gyakran úgy néznek ki, mint egy apró fénycsapda. Míg sok forrás esetében a távcsövek szinte megdöbbentő módon képeket tudnak nyújtani, sok olyan eset van, amikor az érdeklődés célpontja még mindig úgy néz ki, mint a képernyőn lévő pont. Ezekben az esetekben a csillagászok támaszkodhatnak a spektroszkópiára, hogy még alapvető betekintést nyújtsanak számukra arról, hogy mit néznek.

Vegyük például a HVGC-1 objektumot, amely körülbelül 16 millió parsek van a Földtől a galaxisok szűz klaszterében. Amikor 2014-ben először fedezték fel, az égbolton belüli helyzet azt jelentette, hogy lehet egy csillag a Tejút halában, vagy egy szélhámos gömbhalmaz lehet az M87 elliptikus galaxisból. A sugársebesség-mérések látszólag utaltak az utóbbi hipotézis valószínűségére, de az eset végleges lezárásához optikai és infravörös fotometriát vett igénybe, amelyet spektrumában hidrogénvonalak mérése kísért.

Az M87 Hubble űrteleszkópos képe, a közepéből kibocsátott sugárral együtt. Kép jóváírása: NASA / Hubble.

A HVGC-1 - röviden az 1. nagysebességű földgömb klaszter - érdekes, mivel nem csupán annak bemutatása, hogy a spektrális vonal mérése miért hihetetlenül hasznos. A tárgy elindul az M87-től 2300 km / s-nál nagyobb sebességgel, amely nagyobb, mint a galaxis menekülési sebessége. Ezt páratlannak tartja egy eddig felfedezett gömbös klaszter, és úgy tűnik, hogy turbulens múltra utal mind a klaszter, mind a galaxis számára, amelyet valaha otthont neveztek.

Az elkövető? Valószínűleg egy szupermasszív fekete lyuk.

A spektroszkópia újra sztrájkol

A felfedezés a Szűz Klaszter felé vezető gömbös klaszterek kutatásának közepette (Caldwell et al. 2014) történt. Régi, sűrű és tele alacsony fémségű csillagokkal, ezek a tárgyak és az őket alkotó csillagok valószínűleg olyan öregek, mint a keringő galaxisok. Korai kialakulásuk és fejlődésük továbbra is aktív kutatási téma, és míg a gömbös klaszterek legjobb és leg részletesebb mintái a Helyi Csoporton belül vannak, más galaxiscsoportokban - például az M87-ekben - történő tanulmányozás segíthet nekünk jobban megérteni a galaxisok kialakulásának egyes aspektusait. .

1. ábra, Caldwell et al. 2014. A csillag és a gömb alakú klaszter eloszlásának csúcsa tiszta, és a HVGC-1 messze van mindkettőtől.

A csillagászok körülbelül 2500 globális klaszterjelöltet vizsgáltak meg, és körülbelül 1800-ban képesek voltak meghatározni az vöröseltolódásokat - és ezért a sugársebességeket. A sebesség eloszlása ​​azt mutatta, hogy a jelöltek valójában három különálló kategóriába sorolhatók: galaxisok, globális klaszterek a Szűz klaszterben és az előtérben lévő csillagok a Tejút halójában. Amikor a galaxiseket eltávolítottuk a mintából, egy adatpont maradt, amely messze volt a csillag és a gömb alakú klaszter eloszlásának csúcsaitól, körülbelül -1000 km / s sugársebességgel - ez egy óriási távolság. Ez felvette a kérdést: HVGC-1 volt-e csillag, galaxis, gömbös klaszter vagy valami más?

A spektroszkópia lehetővé teszi, hogy meghatározzuk az objektum mozgását látóvonalunk mentén, de maguk a spektrális vonalak még több információt szolgáltatnak nekünk. Például a különféle vonalak jelenléte és alakja kulcsfontosságú mutatója lehet a csillag összetételének és hőmérsékletének. A vonalak erőssége szintén fontos, de a vonalak erősségét csökkenthetik például a kihalás és természetesen a fordított négyzet törvény. Ezért, ha meg akarja próbálni azonosítani egy objektumot annak mekkora erőssége alapján, akkor jobb, ha az abszolút intenzitás helyett a különféle vonalak arányát veszi figyelembe.

3. ábra, Caldwell et al. 2014. A HVGC-1 egyértelműen egy gömbös klaszter.

Ebben az esetben a csoport két különböző vonalarányt vizsgált: Hγ osztva a G-sáv fényességével és a Ca II-kibocsátás két típusának arányával, nagyobb energiájú Balmer vonalak felhasználásával. Általánosságban elmondható, hogy az M87 globális klasztereinek lényegesen alacsonyabb a Ca II aránya, mint akár az Andromeda gömbös klasztereiben, akár a terepi csillagokban. A HVGC-1 Ca II aránya körülbelül 0,5 volt - nagyjából annak a felének, amire számíthat egy halo-csillagban, de tökéletes egy gömb alakú klaszter számára.

A csillagok kiszűrése

A másik fő diagnosztika, amelyet az objektum elkülönítésére a lehetséges előtér csillagokról alkalmazta, az egyszerű fotometria volt. Az ugyanebben az évben korábban kiadott szűz klaszter felmérésében, amelyet a következő generációs szűz klaszter felmérés-infravörös (NGVS-IR) néven hívtak össze, Muñoz et al. 2014 okos megoldást találott arra, hogy megkülönböztesse a gömbös klasztereket a csillagoktól, a különféle szűrők fotometriájának összehasonlításával. A K, u és i sávban (2190, 365 és 806 nm középpontban) megvilágított fényméréseket elvégezve ábrázolták az iket az ui-vel szemben, és számos régiót azonosítottak az úgynevezett uiK-diagramban, ideértve a csillagok és gömbös klaszterek.

14. ábra, Muñoz et al. 2014. A fő szekvencia csillagok és a gömbös klaszterek két szomszédos vonala nagyon sűrűn lakott.

Az NGVS-IR csapata kifejezetten az M87-et tanulmányozta, és felfedezésük valóban hasznos eszköz lett Caldwell et al. Számára, akik további bizonyítékokat kerestek arra vonatkozóan, hogy a HVGC-1 globális klaszter. UiK-diagramjuk nem okozott csalódást, és a célobjektum a várt módon szépen beleesett a gömbös klaszterbe.

2. ábra, Caldwell et al. 2014-ben.

A fotometria és a vonal arány elemzése között úgy tűnt, hogy a csoport véglegesen osztályozta a HVGC-1-t gömbös klaszterként, hihetetlen sebességgel, 2300 km / s-os mozgalommal haladva az M87-hez viszonyítva. Egy gyors számítás azt mutatta, hogy ez a sebesség sokkal nagyobb, mint a galaxis menekülési sebessége, jelezve, hogy a gömb alakú klaszter hamarosan elhagyja, valamint a Szűz klaszter egészét. Látunk egy csomó csillagot, amely ilyen módon mozog a Tejútban, úgynevezett hiperképességű csillagoknak (írtam egy érdekes esetről, HE 0437–5439, az év elején!). Úgy gondolják, hogy ezek a csillagok hatalmas sebességet értek el, miután találkoztak a Nyilas A * -val, a galaxis közepén lévő szupermasszív fekete lyukkal. Lehetséges, hogy valami hasonló történt a HVGC-1-vel?

Fekete lyukak és babafürtök

A szupermasszív fekete lyukkal való erőszakos találkozás gondolata csábító, amely erőszakos történelemre utalna az M87 számára. Ahhoz, hogy egy objektumot ki lehessen dobni egy rendszerből, legalább három testnek kell lennie. A hiperképességű csillagokat gyakran megfosztják a bináris társaktól - a harmadik testtől -, amikor egy supermasszív fekete lyukkal találkoznak, ám ez a binaritás nagyon valószínűtlen a gömb alakú klaszterek esetében! A csillagászok javaslatot tettek a rendszer módosítására, ahol két szupermasszív fekete lyuk, amelyek egymástól csak pár párhossznyira helyezkedtek el, biztosíthatta volna a szükséges lökést a HVGC-1 intergalaktikus térbe történő továbbításához. Egy ilyen találkozás eltörölné a gömbös klaszter legtöbb csillagát, csak a sűrű magját hagyva.

Támogatjuk ezt az ötletet. Míg az M87 csak egy szupermasszív fekete lyukkal rendelkezik, az eltolódik a közepétől, ami azt jelezheti, hogy a fekete lyuk egy bináris egyesülés eredménye. Az esemény gravitációs hullámait anizotróp módon bocsáthatják ki, és a maradékot a galaktikus központtól távol tartják. Bizonyítékunk van arra, hogy ugyanez történt a 3C 186 kvazárral.

Az olyan nagyhatású csillagok, mint a HE 0437–5439, lehetnek a bináris vagy háromcsillagos rendszerek maradványai. Kép jóváírása: NASA.

Ennek ellenére, ahogy szinte mindig is van, a sajátos sebességre más magyarázatok is vannak. Az egyik lehetőség, amelyet a vizsgált csoport a Szűz Klaszter galaxisai közötti interakciók közül kivonhattak volna az M87 - HVGC-1-ből. Azonban az M87-ben a többi jelölt objektumtól megfigyelt eloszlás nem haladja meg a 2300 km / s mért relatív sebességet, azaz a HVGC-1 továbbra is kívül esik. Egy másik lehetőség az volt, hogy a HVGC-1 az M87-en keringő „szubhalo” törpe galaxis társa, amelyet egy három test kölcsönhatása révén elmozdítottak. Ennek ellenére valószínűtlen, hogy ez előállítja a szükséges sebességet.

Végül a csapat megvizsgálta a szupermasszív fekete lyukú bináris fájlokkal kapcsolatos helyzetet. Tekintettel arra, hogy a HGVC-1 milyen sűrű, valószínűnek tűnt, hogy hiperkompakt csillagrendszernek hívják - egy szupermasszív fekete lyuknak, amelyet csillagcsoport vesz körül, mindegyik a galaxis közepén lévő fekete lyukú bináris rendszerből kerül ki gravitációs hullámon keresztül kibocsátás. A klaszter mért fémessége azonban erősen eltérött az elmélettől - és megint csak a sebessége.

A csillagászok továbbra is támogatják a szupermasszív fekete lyukú bináris összefonódás ötletét - ez izgalmas lehetőség, mivel ezeket az összeolvadásokat olyan rendszerek is észlelhetik, mint például a pulsar időzítő tömbök. Ha valóban megfigyeljük az M87-et egy ilyen esemény után, akkor más jelek is lehetnek a galaxis magjának közelében lévő csillagpopulációkban. Lehet, hogy a középpontjából kilépő asztrofizikai sugárhajtó valamilyen nyomot adhat nekünk. Az M87 abszolút hatalmas galaxis, valószínűleg a Tejút tömegének sokszorosa, gazdag csillagcsoportokkal, gömbös klaszterekkel, valamint gázzal és porral. Ez állandó tanulmányi cél a különféle hullámhosszokon. Lehet, hogy nem vagyunk túl messze a következő felméréstől, hogy bizonyítékot nyújtsunk a HVGC-1 furcsa múltjáról.