Guľová hviezdokopa s malým obsahom kovov
Valentín Korinek - 2020-10-31

Jedna z najznámejších guľových hviezdokôp M13, premietajúca sa do súhvezdia Herkules, viditeľná aj voľným okom v prípade veľmi dobrých podmienok. (Robert J. Vanderbei)

Zvláštny, novomeraný zhluk hviezd obiehajúcich galaxiu M31, má najnižšiu úroveň ťažkých chemických prvkov, aké kedy boli v podobných hviezdokopách namerané. Táto guľová hviezdokopa s názvom RBC EXT8 je ale prekvapivo masívna, a tak predkladá nový pohľad na teórie o tom, ako sa takéto typy hviezdokôp a niektoré galaxie formujú.

Je to veľmi neobvyklý objekt. Guľové hviezdokopy sú zhluky miliónov hviezd, ktoré obiehajú okolo stredu galaxie, aj keď väčšina vrátane RBC EXT8 žije na galaktickom okraji. Tento typ hviezdokôp je zvyčajne starý miliardy rokov, takže ich hviezdy bývajú chemicky nedotknuté, čo znamená, že vznikli skôr, ako vesmír stihol vytvoriť veľkú časť prvkov ťažších ako vodík alebo hélium.

Doterajšie pozorovania guľových hviezdokôp v našej Galaxii a iných galaxiách naznačujú, že existuje limit, aký nízky môže byť obsah kovov v týchto hviezdokopách. Zhluky s najvyšším obsahom kovov boli aj napriek tomu približne 300 - krát menej bohaté na ťažké prvky ako Slnko so svojím obsahom železa.


Na druhej strane, spektrá spomínanej hviezdokopy RBC EXT8, vzdialenej asi 2,5 milióna svetelných rokov, ukazujú, že jej obsah kovov  je 800-krát menší ako v prípade Slnka. Toto zistenie nám prevracia niektoré teórie naruby. Aj keď vieme o hviezdokopách s nižšou metalicitou, toto je však trikrát menej ako najchudobnejšia hviezdokopa pozorovaná doteraz.



Detail s rozmazaným obrazom objektu vykresľuje guľovú hviezdokopu RBC EXT8, ktorá obieha okolo stredu glaxie M31 vo vzdialenosti 88 000 svetelných rokov (M31 zobrazená vpravo). (©2020 ESASky, CFHT)


Zaujímavosťou ale je, že aj napriek nízkemu podielu kovov má hmotnosť asi 1,14 miliónkrát väčšiu ako je hmotnosť Slnka. (Stredná hmotnosť guľových hviezdokôp je rádovo 100 000 krát väčšia ako tá slnečná. Niektoré guľové hviezdokopy ale dosahujú aj 3 milióny slnečných hmôt. Takže  RBC EXT8 je ťažká, no nepatrí medzi tie najmasívnejšie.)


 
Guľové hviezdokopy obsahujú niektoré z najstarších hviezd v galaxii. NGC 6441 (na obrázku) je jednou z najväčších v našej Galaxii. Podobná hviezdokopa v susedskej galaxii M31 v súhvezdí Andromedy má však najpodivnejšiu chémiu, akú kedy vedci objavili. (Hubble / ESA a NASA, G. Piotto)


Vynára sa niekoľko vysvetlení. Jedným je jednoducho to, že hmotnejšie galaxie alebo guľové hviezdokopy majú viac hviezd. Hviezda spája vo svojom jadre ťažké prvky a s pribúdajúcim vekom ich uvoľňuje okolo svojej hviezdokopy alebo galaxie. Dostatočne hmotné hviezdy explodujú ako supernovy, pri ktorých dochádza k tvorbe ťažších prvkov ako je železo. Kombinácia prvkov z hviezd a supernov sa tak stane súčasťou budúcej generácie hviezd.

Masívnejším hviezdam hrá do karát aj gravitácia, vďaka ktorej dokážu ťažšie kovy udržať vo hviezdokope, a tak po celé miliardy rokov zostávajú súdržnou skupinou. Menej hmotné guľové hviezdokopy sa časom rozpadnú a hviezdy sa stanú súčasťou disku galaxie alebo hala. Záleží o aký typ galaxie ide.

Iné typy zhlukov, ako sú otvorené hviezdokopy, sa s takouto nízkou metalicitou už dávno rozpadli. Napriek všetkému je hviezdokopa RC EXT8 kvôli svojej veľkosti akýmsi hlavolamov. Je príliš masívna na to, aby mala tak nízku metalicitu, ako má.

Astronómovia sa domnievajú, že hviezdokopy sa rodia a vytvárajú skôr v galaxiách,  ako by sa formovali mimo nich a následne boli galaxiou pritiahnuté. Na základe tejto domnienky tak hviezdokopy odzrkadľujú charakteristiky ich galaxií: malé galaxie chudobné na kovy skončia s malými guľovými hviezdokopami s nedostatkom kovov a naopak. No na základe obsahu kovov v RBC EXT8 by bola materská galaxia tejto hviezdokopy hmotná asi tak približne milión slnečných hmôt. Teda menšia ako samotná hviezdokopa, čo je paradox.

Pravdou teda je, že spomínaná hviezdokopa spochybňuje niektoré zjednodušené modely formovania galaxií. Samozrejme, že jeden objekt ešte nevyvráti  teórie, ktoré sa vypracovali na základe doterajších pozorovaní. Takýto typ hviezdokopy nás len núti viac pracovať a byť otvorení aj iným pohľadom a spôsobom, ako by sa galaxie mohli formovať.