Шаровые скопления — одни из старейших объектов во Вселенной. Эти плотные шары из сотен тысяч звезд обращаются вокруг галактик вроде Млечного Пути более 10 миллиардов лет. Несмотря на их возраст и распространенность, долго оставался без ответа основной вопрос: откуда они взялись?
Группа астрономов под руководством Флор ван Донкелар из Кембриджского университета использовала высокоточные компьютерные симуляции MassiveBlackPS, чтобы сравнить два типа звездообразующих скоплений в ранней Вселенной. Первые формировались внутри вращающегося диска галактики — плоской турбулентной области, где происходит большая часть звездообразования. Вторые рождались в более спокойных и изолированных волокнистых структурах в разреженном газе, окружающем галактики, далеко от самого диска. Именно эти скопления ученые назвали «космическими тихонями».
Оказалось, что скорость вращения скопления буквально определяет его судьбу. Дисковые скопления формируются в уже быстро вращающейся галактической среде и сами вращаются быстро. «Космические тихони», напротив, демонстрируют гораздо более широкий диапазон динамических состояний — от медленного до быстрого вращения.
Подгруппа медленно вращающихся «космических тихонь» оказалась менее плотной и по своим свойствам близко совпадала с современными шаровыми скоплениями. Ученые считают их наиболее вероятными предками древних скоплений, обращающихся сегодня вокруг Млечного Пути. Другая подгруппа вращается быстрее и ведет себя больше как дисковые скопления. Такие быстро вращающиеся системы более уязвимы к разрушению приливными силами родительской галактики и вряд ли просуществуют достаточно долго, чтобы стать шаровыми скоплениями.
Дополнительный анализ выявил связь между содержанием газа и вращением у «космических тихонь». Только богатые газом медленно вращающиеся скопления близко соответствовали известным шаровым скоплениям. Бедные газом вращаются быстрее и их, вероятно, ждет иная, более короткая судьба. Если эти богатые газом медленно вращающиеся скопления сохранят свой газ и продолжат формировать звезды, они естественным образом создадут химически сложные многопоколенческие звездные популяции — именно эта черта отличает современные шаровые скопления.
«Возникновение систем, подобных шаровым скоплениям, — это не универсальный результат группового звездообразования, а следствие особых условий, установленных в ранние времена», — подчеркивают авторы исследования. Астрономы планируют продолжить свою работу, чтобы лучше понять динамику движения газа вокруг формирующихся скоплений.
