Звезды могут как свободно вращаться вокруг центра своей галактики, так и находиться в тесно связанных звездных скоплениях, которые сами вращаются вокруг галактики. Звезды, существующие в самых плотных и старых шаровых скоплениях, образовались в экстремальных условиях в очень ранние времена, в областях космоса с высоким давлением газа. Шаровые скопления — это древние реликвии, содержащие информацию об условиях звездообразования в ранней Вселенной.
Авторы статьи, опубликованной в Mark 1, использовали данные космического телескопа имени Хаббла для изучения популяции шаровых скоплений в ультрадиффузной галактике NGC5846-UDG1 (сокращенно UDG1). Ультрадиффузные галактики — это тип карликовых галактик с низкой поверхностной яркостью, которые могут быть примерно размером с галактику Млечный Путь, но при этом иметь в 100 раз меньше звезд. Точный способ образования этих странных галактик — открытый вопрос в астрономии. Так что же популяция шаровых скоплений в UDG1 может рассказать нам о формировании подобных галактик?
Галактика, богатая шаровыми скоплениями
Ключевой вывод этой статьи заключается в том, что UDG1 имеет гораздо больше шаровых скоплений, чем можно было бы ожидать для галактики такой массы — их число равно 54 (± 9)! Помимо количества шаровых скоплений, авторы также оценили общее количество света, излучаемого скоплениями, по отношению к общему количеству света в самой галактике. Авторы обнаружили, что шаровые скопления теперь излучают 13% всего света галактики, а это означает, что 13% звезд этой галактики находятся в шаровых скоплениях — самая большая доля звезд в шаровых скоплениях, известная на сегодняшний день в любой галактике. В UDG1 на долю шаровых скоплений приходится в 100 раз больше звезд, чем в шаровых скоплениях Млечного Пути!
Хотя текущая доля звезд в шаровых скоплениях для UDG1 составляет 13%, вероятно, в более ранние периоды она была намного выше из-за динамической эволюции этих скоплений. Ожидается, что шаровые скопления будут взаимодействовать со своим окружением и со временем терять массу (или полностью уничтожаться) в результате приливного взаимодействия. Звезды, потерянные из скоплений, могут в конечном итоге внести значительный вклад в звездный состав самой галактики.
Эти процессы потери массы могут привести к тому, что системы в шаровых скоплениях потеряют до 80-90% своей звездной массы за время жизни. Авторы используют аналитическую модель для оценки исходной доли скоплений (до того, как произошли какие-либо процессы потери массы) на основе текущей доли скопления 13%. В нем делается вывод, что первичная доля скопления, вероятно, составляла 65%, что указывает на то, что большинство звезд в этой галактике в настоящее время изначально образовались в связанных скоплениях из необычно плотных сгустков газа.
Последствия для звездообразования
Большая разница между долями шаровых скоплений Млечного Пути и UDG1 подчеркивает редкие условия, при которых изначально формировалась UDG1. Весьма вероятно, что образование шаровых скоплений (и их последующее разрушение) было доминирующим способом звездообразования в UDG1, и что эти звезды первоначально образовались из чрезвычайно плотных сгустков газа под высоким давлением. Эта концепция подтверждается тем фактом, что пространственное распределение и возраст звезд скопления и звезд галактики в UDG1 очень похожи, что указывает на то, что звезды в этой галактике, вероятно, происходят из разорванных шаровых скоплений.
Маловероятно, что UDG1 — единственная галактика своего типа. Авторы отмечают, что есть признаки того, что некоторые крайне рассеянные галактики в скоплении Волос имеют столь же высокую долю шаровых скоплений. Неопределенность этих измерений велика, потому что галактики в скоплении Волос находятся дальше, но все же многообещающим результатом является то, что звездообразование из необычно плотных сгустков в ранний период может быть жизнеспособным способом создания галактики!
