Самые старые объекты во Вселенной могут приобрести и более молодой возраст благодаря новым данным Chandra X-ray Observatory. Эти новые результаты указывают на то, что шаровые скопления существенно моложе, чем предполагалось ранее.

Шаровые скопления представляют из себя сферические чрезвычайно плотные конгломераты, состоящие из миллионов звезд, удерживаемых взаимным притяжением. Они напоминают собой своеобразный улей: индивидуальные орбиты звезд распределены совершенно хаотически и напоминают таким образом "танец пчелы" вокруг улея. Эти скопления обычно располагаются на окраинах галактик, в их сферической составляющей. Они относятся к самым старым из известных объектов во Вселенной, возраст их колеблется от 9 до 14 миллиардов лет. Предполагается, что все они возникли одновременно из одного облака газа. Время жизни звезд определяется их массой, более массивные из них живут меньше. Некоторые наиболее массивные звезды проходят свой путь всего за 10 миллионов лет. Шаровые скопления заведомо старше. Поэтому в них и наблюдается недостаток звезд с большой массой, они уже все проэволюционировали.

Например, Солнце достигнет стадии красного гиганта, когда его возраст будет около 10-12 миллиардов лет. Поэтому если мы не видим в скоплениях звезд типа нашего Солнца, то возраст таких скоплений явно превышает это число. Поэтому по наблюдениям классов звезд в скоплении можно судить и о его возрасте. В сущности, это проблема последних лет: исходя из такого подхода, самые старые скопления имеют возраст старше Вселенной!

В течение многих лет шаровые скопления использовались как прекрасные природные лаборатории для изучения эволюции и взаимодействия и столкновения звезд, - говорит John Fregeau из Северо-западного Университета. Поэтому было достаточно неожиданно открыть что-то, что окажется настолько новым и фундаментальным в отношении эволюции этих объектов.

Стандартная модель предполагает, что шаровые скопления должны в своей эволюции проходить через три фазы развития, соответствующие молодости, зрелости и старости (что вполне логично). Юность для шаровых скоплений - это фаза, следующая после образования скопления, когда звезды коллапсируют к центру в результате гравитационног влияния. Средний возраст относится к фазе, когда взаимодействия двойных звезд и формирование рентгеновских источников вблизи центра скопления предотвращают его от дальнейшего коллапса. И наконец, последняя стадия описывает период, когда двойные в скоплении покинули его, и центр скопления коллапсирует сам по себе. Все зависит от плотности в ядре скопления. В менее плотном ядре будет происходить меньше столкновений между звездами, и, соответственно, будет меньше двойных систем.

На протяжении многих лет считалось, что большинство скоплений находятся в середине своей жизни и только некоторые из них уже достаточно старые. Однако последние данные Chandra опровергают это устоявшееся мнение. Когда одиночные и двойные звезды сталкиваются в жутко переполненном центре скопления, могут формироваться новые двойные, причем, такие, где может происходить обмен масс с перетеканием вещества с более массивной на меньшую звезду. Это вещество формирует аккреционный диск вокруг одной из звезд, который и излучает в рентгеновском диапазоне.

В центре скопления настолько большая плотность звезд, что столкновения неизбежны и часты. Формируемая система имеет возраст исчисляемый миллиардами лет. Так как такие двойные звезды в основном формируются в средний промежуток жизни скопления, а затем в течение его жизни умирают, то относительное количество рентгеновских источников может послужить своеобразным мерилом стадии эволюции всего скопления.

Изучение 13 шаровых скоплений в нашей галактике показало, что три из них имеют необычно большое количество рентгеновских источников, или рентгеновских двойных , что уже указывает на то, что скопления отнюдь не старые. До этого считалось , что эти скопления достаточно старые из-за очень плотной концентрации звезд в их центре, которая также является своеобразным критерий возраста скопления.

На рисунке показаны изображения двух скоплений NGC 6397 и NGC 6121, полученные с помощью телескопа Chandra. Количество рентгеновских источников ясно указывает на то, что эти скопления находятся в процессе эволюции. Причем, NGC 6397 демонстрирует явный избыток таких источников, таким образом отодвигая возраст скопления в середину жизни; а NGC 6121 еще не вышло из молодого возраста (имеет меньше рентгеновских источников).

Вывод, которые делают исследователи: большинство шаровых скоплений, включая и остальные 10, изученные Fregeau, скорее всего, находятся не в среднем возрасте, а на самом деле существенно моложе.

"Это же просто замечательно, что эти объекты, которые считались самыми старыми из известных во Вселенной, могут реально помолодеть," - отмечают авторы статьи в The Astrophysical Journal. Это полностью меняет представления об эволюции шаровых скоплений. Если это подтвердится, то результат очень хорошо соответствует недавним теоретическим работам, которые указывают на то, что большая концентрация звезд в центре скопления связана с нахождением его в стадии расцвета, а вовсе не на стадии затухания.

Кроме того, что этот результат существенно меняет представление об эволюции шаровых скоплений, он также дает понимание механизмов столкновения звезд в плотном окружении. Кроме того, отпадает надобность в экзотических механизмах, например, в привлечении черных дыр, которые использовались для того, чтобы предотвратить коллапс скоплений на поздних стадиях эволюции.