Астрономы объяснили необычное распределение двойных звезд в шаровых скоплениях

Международная группа астрофизиков представила новое объяснение давно наблюдаемой, но не до конца понятой особенности шаровых скоплений – бимодального распределения двойных звёзд. В работе, опубликованной на сервере препринтов arXiv, авторы с помощью компьютерного моделирования проследили, как со временем меняется радиальный профиль доли таких систем.

Наблюдения последних лет показывали, что в шаровых скоплениях нашей Галактики двойные звёзды чаще встречаются в центральной области и на окраинах, тогда как на промежуточных расстояниях их доля заметно ниже. Ранее предлагались разные гипотезы, но последовательного объяснения не было.

Исследователи использовали серию симуляций Монте-Карло, которые отслеживали долгосрочную динамическую эволюцию скоплений как с одной, так и с несколькими звёздными популяциями. Оказалось, что в скоплениях с единой популяцией бимодальность возникает лишь на короткое время и выражена слабо. Однако в скоплениях, где присутствуют две популяции разного возраста и химического состава, эффект значительно усиливается и сохраняется на протяжении большей части жизни скопления.

Ключевую роль, по мнению учёных, играет структура, типичная для скоплений с несколькими популяциями: звёзды второй популяции образуют плотное центральное ядро, окружённое более разреженным гало первой популяции. Такая конфигурация приводит к тому, что приливное разрушение двойных систем происходит неравномерно, а массовая сегрегация дополнительно перераспределяет их.

Авторы также обнаружили, что положение минимума доли двойных звёзд смещается наружу с течением времени, что связано с динамическим старением скопления. Этот вывод открывает возможность использовать бимодальный профиль как индикатор возраста скопления и стадии его эволюции.

Работа демонстрирует, что двойные звёзды могут служить не просто объектами для изучения, но и эффективными динамическими трейсерами – инструментами для восстановления истории формирования и развития шаровых скоплений. Полученные результаты важны для понимания того, как эти древние системы эволюционировали на протяжении миллиардов лет.

Дальнейшие исследования предполагают сравнение модельных предсказаний с данными телескопов, в том числе будущих обзоров, которые позволят проверить гипотезу на большем количестве скоплений.