Одно из лучших мест для изучения звёзд — это «рассеянные скопления», группы звёзд, которые образовались из одного и того же материала и связаны друг с другом гравитацией.
Рассеянные скопления действуют как лаборатории, показывая, как ведут себя звёзды разной массы и возраста. В то же время некоторые звёзды, известные как «переменные звёзды», регулярно меняют свою яркость, и их мерцания и импульсы помогают учёным узнать о физике внутри звёзд и о галактике в целом.
До сих пор астрономы изучали скопления и переменные звёзды по отдельности и обычно по одному скоплению за раз. Но такой подход упускал общую картину, оставляя пробелы в нашем понимании того, как жизнь звёзд разворачивается по всей галактике.
Теперь Ричард И. Андерсон, руководитель лаборатории стандартных свечей и расстояний в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL), и Эмили Хант из Института астрономии Общества Макса Планка впервые объединили эти два подхода.
Используя данные, полученные в рамках миссии Европейского космического агентства Gaia, они составили карту почти 35 000 переменных звёзд внутри 1200 рассеянных скоплений по всему Млечному Пути. Этот «вид с высоты птичьего полёта» даёт исследователям беспрецедентную карту того, как звёзды живут, стареют и умирают в составе своих сообществ.
Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics в виде письма редактору.
«Это впервые в науке, когда большие выборки звёздных скоплений и переменных звёзд анализируются вместе, — говорит Андерсон. — Это создаёт синергию, потому что два подхода дают взаимодополняющие результаты».
Команда построила свою карту, используя третий выпуск данных Gaia — спутника, который точно измеряет положение, яркость и цвет более миллиарда звёзд. Они сосредоточились на скоплениях, находящихся на расстоянии до 6500 световых лет, чтобы убедиться в надёжности своих результатов.
Исследователи сопоставили каталог переменных звёзд Gaia со звёздами в этих скоплениях и проверили возраст, расстояние и яркость каждой из них. Отслеживая, где в скоплении появляется каждый тип переменной звезды, и как их количество меняется с возрастом скопления, команда собрала воедино новые закономерности в жизненном цикле звёзд.
Результаты показывают, что по крайней мере одна из пяти звёзд в этих скоплениях со временем меняет яркость. В молодых скоплениях наибольшее разнообразие переменных звёзд, в то время как в старых скоплениях больше звёзд с медленными циклами, похожими на солнечные. Исследование также показывает, что определённые типы переменных звёзд служат маркерами возраста скопления, предоставляя новый инструмент для измерения возраста группы звёзд без необходимости построения сложных моделей.
Команда сделала свой каталог общедоступным, поделившись положениями, типами и свойствами всех 35 000 переменных звёзд в этих скоплениях. Исследование также предлагает наиболее чёткую диаграмму, показывающую, как различные типы переменных звёзд распределены по ключевой карте, которую астрономы используют для отслеживания звёздной эволюции (диаграмма Герцшпрунга-Рассела).
Миссия Gaia сейчас вступает в свою наиболее захватывающую научную фазу, хотя спутник недавно был отключён. В ближайшие годы обширный архив наблюдений Gaia, охватывающий почти 2 миллиарда звёзд, будет обработан и проанализирован учёными по всей Европе.
«Наша работа — это тизер того, что ждёт нас в будущем с выпуском данных Gaia 4 и 5, которые произведут революцию в изучении звёздных популяций по их вариациям света», — говорит Андерсон.
Показывая, как переменные звёзды могут использоваться в качестве «часов» и «маркеров» в звёздной эволюции, команда открыла новые способы изучения истории Вселенной.
«Мы сделаны из звёздной пыли, — говорит Андерсон. — Понимание жизни звёзд и физики, которая ими управляет, имеет решающее значение для понимания нашего происхождения и места в космосе».
Предоставлено Федеральной политехнической школой Лозанны (EPFL).