Rutuliniai spiečiai – apibrėžimas ir reikšmė astronomijoje

Rutulinis žvaigždynas - tai panašaus amžiaus žvaigždžių grupė, kuri dažnai skrieja aplink galaktikos centrinį išsipūtimą. Gravitacija laiko telkinius kartu ir suteikia jiems sferinę formą. Kamuolinių spiečių centro link santykinai mažoje erdvėje yra daug žvaigždžių.

Kukliųjų spiečių būna galaktikos aureolėje ir jos diske. Aureolėje esančiuose klasteriuose yra daug daugiau žvaigždžių ir jie yra daug senesni už ne tokius tankius atviruosius klasterius diske. Rutuliniai spiečiai yra gana paplitę: Pieno kelyje yra apie 150-158 žinomi rutuliniai spiečiai. Didelėse galaktikose jų gali būti ir daugiau: Andromedoje jų gali būti iki 500.

Kai kuriose milžiniškose elipsinėse galaktikose, ypač esančiose galaktikų spiečių centruose, pavyzdžiui, M87, yra net 13 000 rutulinių spiečių. Šie rutuliniai spiečiai skrieja aplink galaktiką didžiuliais atstumais - 40 kiloparsekių (maždaug 131 000 šviesmečių) ar didesniais.

Kiekviena pakankamos masės Vietinės grupės galaktika turi savo rutulinių spiečių grupę, o beveik kiekviena ištirta didelė galaktika turi rutulinių spiečių sistemą. Atrodo, kad Šaulio nykštukinė ir Kaniso didžiojo nykštukinė galaktikos šiuo metu atiduoda su jomis susijusius rutulinius spiečius (pvz., Palomaro 12) Pieno keliui. Tai rodo, kiek daug šios galaktikos rutulinių spiečių galėjo būti įgyta praeityje.

Fizikinės savybės

Rutuliniai spiečiai yra kompaktiški ir masyvūs. Tipinis jų spindulys siekia nuo kelių parsekų iki keliolikos parsekų, o masė gali būti nuo kelių dešimčių tūkstančių iki kelių milijonų Saulės masių. Dėl didelio žvaigždžių tankio jų šerdyse gali vykti branduolio žlugimas (core collapse) — šerdinė dalis susitraukia ir tankėja. Spiečiuose dažnai aptinkami fenomenai, kurių rečiau matome laisvose galaktikos žvaigždėse: blue stragglers (netikėtai mėlynos, jaunos išvaizdos žvaigždės), kataklizminiai dvinariai, RR Lyrae tipo pulsuojančios žvaigždės ir kt.

Amžius ir cheminė sudėtis

Rutuliniai spiečiai dažniausiai yra labai seni – daugeliui jų amžius siekia 10–13 milijardų metų, todėl jie laikomi vienais seniausių objektų galaktikose. Jie dažnai turi mažą metaliskumą (mažai sunkiųjų elementų), kas rodo, kad spiečiai susiformavo ankstyvoje Visatos istorijoje, prieš daugiažvaigždines kartas, kurios praturtino tarpžvaigždinę terpę sunkiųjų elementų. Kai kuriuose spiečiuose aptinkamos kelios žvaigždžių populiacijos: tai reiškia, kad spiečius galėjo patirti bent kelis žvaigždžių formavimosi etapus.

Vieta galaktikose ir kosminė reikšmė

Rutuliniai spiečiai dažniausiai išsidėsto galaktikos aureolėje, bet būna ir disko arba net centro srityse. Jie yra svarbūs astronomams kaip:

• Galaktikų formavimosi ir evoliucijos žymekliai – tyrinėjant spiečių cheminių elementų kiekį ir judėjimą, gaunama informacija apie galaktikos ankstesnes susijungimų bei medžiagos atnešimo įvykius.
• Dinaminiai žemėlapiai – rutulinių spiečių orbitos ir greičiai padeda nustatyti galaktikų masės pasiskirstymą, įskaitant tamsiosios materijos halus.
• Atstumo indikatoriai – pulsuojančios RR Lyrae žvaigždės rutuliniuose spiečiuose naudojamos kaip standardiniai žibintai (standard candles) atstumams nustatyti.

Stebėjimas ir žymūs pavyzdžiai

Rutulinius spiečius tyrinėja tiek teleskopai žemėje, tiek kosminiai observatorijos, pvz., Hubble. Pastaruoju metu ir Gaia palydovo duomenys leidžia itin tiksliai matuoti žvaigždžių judesius spiečiuose, identifikuoti ūkininkavimo sroves ir atsekti medžiagos pernešimą tarp galaktikų.

Žymūs pavyzdžiai Pieno kelyje: Omega Centauri (galbūt nykštukinės galaktikos branduolys), M13 Heraklio skliaute, M15 — visi jie patraukliai demonstruoja skirtingas rutulinių spiečių savybes. Kaip minėta anksčiau, kai kurios palydovinės galaktikos atiduoda rutulinius spiečius, pvz., Palomar 12, kas rodo, kad galaktikos rutulinių spiečių populiacijos formavosi ir per sinyges bei atsivėrimus.

Svarbios pastabos

Rutuliniai spiečiai nėra tik žvaigždžių "saugyklos" — jie yra dinamiškai ir cheminiai laboratoriniai objektai, leidžiantys suprasti Visatos ankstyvąją istoriją, žvaigždžių evoliuciją ir galaktikų susijungimus. Juos tyrinėti verta tiek dėl fundamentinių mokslinių priežasčių, tiek dėl to, kad jie padeda suformuoti platesnį vaizdą apie mūsų kosminį namą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra rutulinis telkinys?

K: Kas jungia kamuolinius spiečius?

K: Kodėl rutuliniai spiečiai yra rutulio formos?

K: Kur galaktikoje yra rutulinių spiečių?

K: Kiek yra žinomų kamuolinių žvaigždžių spiečių Pieno kelyje?

K: Ar visos didelės galaktikos turi rutulinių spiečių sistemą?

K: Koks Šaulio nykštukinės ir Didžiųjų Kanio nykštukinių galaktikų ryšys su Pieno kelio rutuliniais spiečiais?

Paieška pagal raidę