Ορισμένα αρχαία Σφαιρικά Σμήνη μπορεί να μην είναι καθόλου αρχαία

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι τα σφαιρικά σμήνη — που βρίσκονται γύρω από γιγάντιους γαλαξίες στο κέντρο των γαλαξιακών σμηνών  —είναι αρχαία λείψανα που έχουν απομείνει από τα πρώτα στάδια σχηματισμού των γαλαξιών. Όμως, παρά αυτή τη θεμελιωμένη πεποίθηση, η φυσική προέλευση αυτών των σμηνών — τα πιο κοινά γύρω από τους ελλειπτικούς γαλαξίες —παραμένει κάτι σαν μυστήριο.

Νέα έρευνα που διεξήχθη από τον Dr Jeremy Lim και την ερευνητική του βοηθό, Miss Emily Wong, στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ (HKU) χρησιμοποίησε δεδομένα που συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble για να βρουν μια εκπληκτική απάντηση σε αυτό το κοσμικό αίνιγμα. .

Η ομάδα του Δρ Λιμ ανακάλυψε ότι τα σφαιρικά σμήνη γύρω από τον γιγαντιαίο γαλαξία στο κέντρο του σμήνους των γαλαξιών του Περσέα δεν είναι όλα αρχαία αντικείμενα. Ενώ οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα περισσότερα σφαιρικά σμήνη σχηματίστηκαν λίγο μετά την έναρξη του Σύμπαντος πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, μερικές χιλιάδες από τα σμήνη που μελέτησε η ομάδα φαίνεται να έχουν σχηματιστεί τα τελευταία τουλάχιστον 1 δισεκατομμύρια χρόνια. Ακόμη περισσότερο, θα μπορούσε ενδεχομένως να είχε σχηματιστεί αργότερα στην κοσμική ιστορία, σύμφωνα με την έρευνα.

Αυτά τα νεότερα σφαιρικά σμήνη φαίνεται να σχετίζονται με ένα σύνθετο νηματώδες δίκτυο ψυχρού αερίου που εκτείνεται μέχρι τις εξωτερικές περιοχές αυτού του γιγαντιαίου γαλαξία. Αυτό φαίνεται να υποδηλώνει ότι αυτά τα συμπλέγματα γεννήθηκαν σε αυτό το ίδιο δίκτυο. Αυτό είναι σημαντικό καθώς αυτό το ψυχρό αέριο πιστεύεται ότι έχει εναποτεθεί από το θερμό αέριο που εγχύει ολόκληρο το σμήνος των γαλαξιών του Περσέα. Η πυκνότητα αυτού του θερμού αερίου και επομένως ο ρυθμός με τον οποίο ψύχεται αυξάνεται προς την κατεύθυνση του κέντρου του γαλαξιακού σμήνος.

Μετά το σχηματισμό, τα νεογέννητα γαλαξιακά σμήνη δεν είναι πλέον συνδεδεμένα με το δίκτυο ψυχρού αερίου και αρχίζουν να πέφτουν προς τα μέσα στους γιγάντιους γαλαξίες. Αυτό μπορεί να θεωρηθεί σχεδόν ανάλογο με τις σταγόνες βροχής που συμπυκνώνονται στα σύννεφα και πέφτουν στο έδαφος.

Αυτή η εσωτερική συγκέντρωση νεότερων σφαιρικών σμηνών μετά το σχηματισμό σε ένα δίκτυο ψυχρού αερίου έρχεται σε πλήρη αντίθεση με τον σχηματισμό και τη διασπορά πιο αρχαίων σφαιρικών σμηνών.

Αυτά τα παλαιότερα σμήνη σχηματίζονται από αέριο που συμπιέζεται στους σπειροειδείς βραχίονες των γαλαξιών ή από πυκνό αέριο στο κέντρο των σμηνών γαλαξιών. Μετά το σχηματισμό τους, η τυχαία διασπορά των παλαιότερων σμηνών στον γιγάντιο γαλαξία είναι αποτέλεσμα της διασποράς τους το ένα από το άλλο κατά τη διάρκεια της τροχιάς τους γύρω από αυτόν τον γαλαξία.

Επίλυση μακροχρόνιων παζλ σχετικά με τα σφαιρικά σμήνη

Τα σφαιρικά σμήνη μπορούν να περιέχουν οπουδήποτε από εκατοντάδες χιλιάδες έως πολλά εκατομμύρια αστέρια——όλα από τα οποία γεννιούνται την ίδια στιγμή. Αυτά τα αστέρια είναι γεμάτα απίστευτα πυκνά, με τα σμήνη να έχουν σφαιρικούς όγκους χιλιάδες φορές μικρότερους από τη διάμετρο του γαλαξία μας — του γαλαξία.

Μια αινιγματική πτυχή αυτών των συστάδων ήταν οι καθαροί αριθμοί στους οποίους υπάρχουν — και πώς θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί στο ίδιο σημείο της κοσμικής ιστορίας. Δείχνοντας ότι ορισμένα από αυτά τα συμπλέγματα σχηματίζονται αργότερα από άλλα και μπαίνουν στη θέση τους — αυτή η νέα έρευνα μπορεί να έχει λύσει αυτό το παζλ.

Μια άλλη αινιγματική πτυχή αυτών των παγκόσμιων σμηνών είναι η ευρεία γκάμα χρωμάτων που εμφανίζουν γύρω από γιγάντιους γαλαξίες. Και πάλι, αυτό θα μπορούσε να είναι αποτέλεσμα του ότι οι ομάδες έχουν διαφορετικές αντίστοιχες ηλικίες. Τα σφαιρικά σμήνη πιθανότατα αλλάζουν από μπλε σε κόκκινο καθώς γερνούν. Αυτό είναι αποτέλεσμα των μεγαλύτερων αστεριών που καίγονται μέσω των καυσίμων τους πιο γρήγορα καθώς η νουκλεοσύνθεση προχωρά πιο γρήγορα σε μεγαλύτερα αστέρια. Καθώς αυτά τα αστέρια είναι πιο μπλε από τα μικρότερα αστέρια, καθώς πεθαίνουν, αφήνει το σμήνος να πάρει μια πιο κόκκινη απόχρωση. Έτσι, ένα ευρύ φάσμα ηλικιών θα είχε ως αποτέλεσμα μια ευρεία γκάμα χρωμάτων — που είναι πράγματι αυτό που παρατηρούν οι αστρονόμοι.

Η έρευνα της ομάδας δείχνει ότι παρά το γεγονός ότι σχηματίστηκαν σε διαφορετικούς χρόνους, τόσο τα παλαιότερα όσο και τα νεότερα σφαιρικά σμήνη στον γαλαξία του Περσέα μοιράζονται έναν κοινό μηχανισμό σχηματισμού. Ανεξάρτητα από την ηλικία, τα σφαιρικά σμήνη εκτείνονται σε ένα ευρύ φάσμα μαζών — με λιγότερες στο μεγαλύτερο άκρο μάζας του φάσματος. Αυτή η παρόμοια τάση μάζας υποδηλώνει έναν κοινό μηχανισμό σχηματισμού για αστρικά σμήνη σε όλη την κλίμακα μάζας ανεξάρτητα από το περιβάλλον στο οποίο σχηματίστηκαν.

Αυτός ο διαρκής σχηματισμός σφαιρωτών σμηνών σε μεγάλο χρονικό διάστημα θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει το τεράστιο μέγεθος των γιγάντιων γαλαξιών — που μπορεί να είναι πάνω από δέκα φορές μεγαλύτερο από αυτό του Γαλαξία. Καθώς τα πιο ογκώδη σφαιρικά σμήνη μέσα σε αυτούς τους γαλαξίες αντέχουν, τα μικρότερα αντίστοιχά τους θα μπορούσαν να διασπαστούν κατά τη διάρκεια της τροχιάς τους. Αυτό αφήνει τα αστέρια που σχηματίζουν αυτά τα μικρότερα σφαιρικά σμήνη να εξαπλωθούν μέσω των γιγάντιων γαλαξιών συμβάλλοντας στην αύξηση του μεγέθους τους.

Αρχική έρευνα:«Συνεχής σχηματισμός προγονικών σφαιρικών σμηνών σε έναν γιγάντιο ελλειπτικό γαλαξία» από τους Jeremy Lim, Emily Wong, Youichi Ohyama, Tom Broadhurst &Elinor Medezinski στο Nature Astronomy.