Космические «стенные цветы» оказались предшественниками шаровых скоплений

Международная команда астрофизиков представила результаты моделирования, которые проливают свет на происхождение шаровых скоплений. В работе, опубликованной на arXiv, исследователи изучили ротационные свойства звездообразующих скоплений на ранних этапах эволюции Вселенной — при красном смещении z ~ 7,6.

Для анализа использовалась симуляция MassiveBlackPS с высоким разрешением. Ученые рассмотрели два основных канала формирования скоплений: в галактических дисках за счет гравитационной неустойчивости и изолированные окологалактические системы, возникающие из космических филаментов. Последние получили название «космические стенные цветы» (cosmic wallflowers).

Сравнивая кинематику звезд, авторы обнаружили четкое различие в скоростях вращения (v_rot) и мере вращательной поддержки (v/?). «Стенные цветы» систематически демонстрируют более низкие скорости вращения и широкий разброс v/?, тогда как скопления в дисках сильно вращаются и имеют более высокие v_rot.

Особый интерес представляет то, что подмножество «стенных цветов» с низкими скоростями вращения и невысокой поверхностной плотностью звезд по своим параметрам оказалось близко к наблюдаемой популяции шаровых скоплений в Млечном Пути. В то же время дисковые скопления от этого распределения смещены.

Среди «стенных цветов» исследователи выделили два режима: разреженные, слабо вращающиеся системы, попадающие в область свойств шаровых скоплений; и более плотные, с заметным вращением, которые, вероятно, следуют иному эволюционному пути — возможно, они связаны с происхождением массивных черных дыр на ранних этапах. Газовое содержание также коррелирует с поведением: богатые газом «стенные цветы» преимущественно относятся к слабовращающейся группе.

Таким образом, по мнению ученых, среда формирования и барионный состав играют ключевую роль в начальном динамическом состоянии скоплений. Слабовращающиеся, богатые газом «космические стенные цветы» рассматриваются как естественные кандидаты в протоглобулярные скопления, которые через потерю углового момента и динамический нагрев могли бы эволюционировать в современные шаровые скопления.