Andra parameterproblem

Problemet med den andra parametern (eller problemet med den tredje parametern ) är ett av astronomins olösta problem , som består i det faktum att, enligt teorin om stjärnutveckling , bör morfologin för den horisontella grenen i klotformade stjärnhopar bestäms endast av deras metallicitet och ålder. Men i verkligheten, för stjärnhopar med liknande ålder och metallicitet, kan morfologin för den horisontella grenen vara mycket annorlunda. Därför påverkas den av en eller flera okända parametrar.

Beskrivning

På Hertzsprung-Russell-diagrammen för klotformade stjärnhopar , är horisontella grenar tydligt observerade , bildade av stjärnor som har börjat bränna helium i kärnan. Temperaturerna och därmed färgerna på horisontella grenstjärnor varierar över ett brett område och beror främst på deras metallicitet och även på deras initiala massa. Eftersom en stjärnas livslängd är relaterad till dess initiala massa, i en klotformig stjärnhop, där stjärnor bildades nästan samtidigt, finns det samtidigt stjärnor från ett mycket litet massintervall på den horisontella grenen. Temperaturspridningen för horisontella grenstjärnor i en enda klunga beror på att stjärnor i de tidigare evolutionsstadierna förlorar olika massfraktioner [1] [2] .

Således, teoretiskt sett, bör morfologin för den horisontella grenen - fördelningen av stjärnparametrar på den - bestämmas av klustrets metallicitet och ålder. Detta observeras dock inte i verkligheten: kluster med liknande ålder och metallinnehåll kan ha mycket olika morfologi hos den horisontella grenen. I genomsnitt gäller att ju högre metallicitet och ju lägre ålder klustret är, desto rödare blir den horisontella grenen, men dessa parametrar bestämmer bara delvis den horisontella grenens morfologi. Därför påverkas den av någon okänd parameter (en eller flera), som kallas den "andra parametern", eller, om vi tar hänsyn till beroendet av ålder, den "tredje parametern", som ger namnet till problemet [ 3] [4] [5] [6] .

Eftersom den horisontella grenen korsar remsan av instabilitet och alla stjärnor i denna skärningspunkt är RR Lyrae- variabler , kan den horisontella grenen delas in i tre delar: regionen av RR Lyrae-variabler och två delar på motsatta sidor av den - blå och röd. Detta gör det möjligt att bestämma "blåheten" för den horisontella grenen [4] [5] [6] :

var är antalet stjärnor i de blå respektive röda delarna av den horisontella grenen, och är antalet RR Lyrae-variabler. Således sträcker sig blåheten från −1 för hopar där alla stjärnor i den horisontella delen är placerade i dess röda del, till +1 för hopar där alla är belägna i den blå delen. Metallicitet-blåhetsdiagrammet för klothopar visar beroendet mellan dessa storheter, men det finns också en betydande spridning i förhållande till det [4] [5] [6] . Dessutom noteras det ibland att i vissa fall är morfologin för de horisontella grenarna ganska komplex: till exempel kan den uppvisa bimodalitet, och viktig information går förlorad när man beskriver den med en parameter av blåhet [7] [8] .

I samband med detta problem övervägs ofta par av klotformiga hopar med liknande metallicitet men mycket olika horisontell grenmorfologi: till exempel M 3 och M 13 , eller NGC 288 och NGC 362 . M 3 och NGC 362 har horisontella grenar som mestadels består av röda stjärnor, medan M 13 och NGC 288 mestadels har blå stjärnor. Åldrarna på klustren i dessa par är olika, men inte tillräckligt för att förklara skillnaden i blåhet. Så, till exempel, för paret NGC 288 och NGC 362 är parametrarna för blåhet 0,98 respektive -0,87, och skillnaden i ålder är inte mer än 2 miljarder år. För att förklara de observerade skillnaderna enbart med ålder måste NGC 288 vara 5–6 miljarder år äldre [6] [9] [10] .

Möjliga lösningar

Studiens historia

Sambandet mellan metalliciteten hos en klunga och temperaturen hos stjärnor på en horisontell gren upptäcktes först 1960 av Allan Sandage och George Wallerstein ., och 1966 skapades en teoretisk motivering för ett sådant förhållande. Undantag från detta förhållande upptäcktes 1967, vilket gav upphov till problemet med den andra parametern [10] .

På 1970-talet visades det teoretiskt att den horisontella grenens blåhet också beror på klustrets ålder. På 1990-talet började astronomer mäta dem en masse, men fann att skillnaden i åldrarna på klustren inte heller helt förklarar skillnaden i morfologin hos de horisontella grenarna. Det visade sig dock att klustrets ålder är den näst största faktorn efter metallicitet [10] .

Nuvarande tillstånd

Det finns olika hypoteser utformade för att lösa problemet med den andra parametern, men alla av dem förklarar ännu inte helt de observerade skillnaderna. Uppenbarligen är flera okända parametrar, och inte en [10] , ansvariga för den horisontella grenens blåhet .

En möjlig förklaring är olika heliumhalter i olika kluster. Allt annat lika kommer en stjärna med mer helium att ha högre temperatur på den horisontella grenen [6] . Dessutom finns det en korrelation mellan heliummängden och andra parametrar, vilket också kan påverka den horisontella grenens morfologi. En hypotes lades fram, enligt vilken parametrarna för den horisontella grenen påverkas av innehållet av kol , kväve och syre , men den bekräftades inte och förkastades [10] .

En annan förklaring är att på den röda jättegrenen kan stjärnor i olika hopar förlora i genomsnitt en annan del av massan, vilket också påverkar stjärnans temperatur och färg på den horisontella grenen. Detta kan bero på olika rotationshastigheter eller gravitationsinteraktionen mellan stjärnor och varandra, även om de exakta mekanismerna för massförlust fortfarande är dåligt förstådda [10] [6] .

Anteckningar

  1. ↑ Stjärnkluster . 6.8 Horisontella och asymptotiska grenar. Övergångsperiod för RR Lyrae variabla stjärnor . Astronet . Hämtad 24 februari 2021. Arkiverad från originalet 3 februari 2021.
  2. ↑ Salaris, Cassisi, 2005 , s. 161-167.
  3. ↑ Stjärnastronomi i föreläsningar . 8.2 Fotometriska diagram av klothopar . Astronet . Hämtad 24 februari 2021. Arkiverad från originalet 3 februari 2021.
  4. ↑ 1 2 3 Samus N. N. Variabla stjärnor. Variabler av typ RR Lyrae. OKPZ-typer: RRAB, RRC, RR(B). . Astronomiskt arv . Hämtad 24 februari 2021. Arkiverad från originalet 3 februari 2021.
  5. ↑ 1 2 3 Globulär kluster - Färg-storleksdiagram  . Encyclopedia Britannica . Britannica Inc. Hämtad 24 februari 2021. Arkiverad från originalet 2 januari 2018.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 Salaris, Cassisi, 2005 , s. 280-281.
  7. ↑ Pecci Flavio Fusi, Bellazzini Michelle. HB Morphology and the Second Parameter Effect: Faint Stars in a Big Game // The Third Conference on Faint Blue Stars  . - Shenectady: L. David, 1997. - S. 255.
  8. ↑ Dotter Aaron. Problemet med andra parametern //  Memorie  della Societa Astronomica Italiana. - Roma: Società Astronomica Italiana, 2013. - Vol. 84 . - P. 97. - ISSN 0037-8720 . Arkiverad från originalet den 5 juni 2017.
  9. ↑ Catelan M., Bellazzini M., Landsman WB, Ferraro FR, Pecci F. Fusi. Ålder som andra parameter i NGC 288/NGC 362? II. The Horizontal Branch Revisited  //  The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2001. - 1 december (vol. 122 ( utgåva 6 ). - P. 3171. - ISSN 1538-3881 . - doi : 10.1086/324449 .
  10. ↑ 1 2 3 4 5 6 Gratton RG, Carretta E., Bragaglia A., Lucatello S., D'Orazi V. Den andra och tredje parametrarna för den horisontella grenen i globulära kluster  // Astronomy & Astrophysics  . - L. : EDP Sciences , 2010. - 1 juli (vol. 517). — P.A81. — ISSN 1432-0746 0004-6361, 1432-0746 . - doi : 10.1051/0004-6361/200912572 . Arkiverad från originalet den 5 augusti 2020.

Litteratur