Andet parameter problem

Problemet med den anden parameter (eller problemet med den tredje parameter ) er et af astronomiens uløste problemer , som består i, at morfologien af ​​den vandrette gren i kugleformede stjernehobe ifølge teorien om stjernernes evolution . kun bestemmes af deres metallicitet og alder. Men i virkeligheden, for stjernehobe med lignende alder og metallicitet, kan morfologien af ​​den vandrette gren være meget anderledes. Derfor påvirkes den af ​​en eller flere ukendte parametre.

Beskrivelse

På Hertzsprung-Russell-diagrammerne for kugleformede stjernehobe er vandrette grene tydeligt observeret , dannet af stjerner, der er begyndt at brænde helium i kernen. Temperaturerne og dermed farverne på vandrette grenstjerner varierer over et bredt område og afhænger primært af deres metallicitet og også af deres begyndelsesmasse. Da en stjernes levetid er relateret til dens begyndelsesmasse, er der i en kuglehob, hvor stjerner blev dannet næsten samtidigt, samtidig stjerner fra et meget lille masseområde på den vandrette gren. Temperaturspredningen af ​​vandrette grenstjerner i en enkelt hob skyldes, at stjerner i de tidligere udviklingsstadier mister forskellige massefraktioner [1] [2] .

Teoretisk set bør morfologien af ​​den vandrette gren - fordelingen af ​​stjerneparametre på den - bestemmes af klyngens metallicitet og alder. Dette er dog ikke observeret i virkeligheden: klynger med en lignende alder og metalindhold kan have meget forskellig morfologi af den vandrette gren. I gennemsnit, jo højere metallicitet og jo lavere alder af klyngen, desto rødere fremstår den vandrette gren, men disse parametre bestemmer kun delvist den vandrette grens morfologi. Derfor er den påvirket af en ukendt parameter (en eller flere), som kaldes "den anden parameter", eller, hvis vi tager afhængigheden af ​​alder i betragtning, den "tredje parameter", som giver navnet til problemet [ 3] [4] [5] [6] .

Da den vandrette gren krydser striben af ​​ustabilitet , og alle stjernerne i dette skæringspunkt er RR Lyrae- variabler , kan den vandrette gren opdeles i tre dele: regionen af ​​RR Lyrae-variabler og to dele på modsatte sider af den - blå og rød. Dette gør det muligt at bestemme "blåheden" af den vandrette gren [4] [5] [6] :

hvor er antallet af stjerner i henholdsvis den blå og røde del af den vandrette gren, og er antallet af RR Lyrae-variabler. Således varierer blåheden fra −1 for hobe, hvor alle stjernerne i den vandrette del er placeret i dens røde del, til +1 for hobe, hvor alle er placeret i den blå del. Metallicitet-blåhed diagrammet for kuglehobe viser afhængigheden mellem disse størrelser, men der er også en betydelig spredning i forhold til det [4] [5] [6] . Derudover bemærkes det nogle gange, at i nogle tilfælde er morfologien af ​​de vandrette grene ret kompleks: for eksempel kan den udvise bimodalitet, og vigtig information går tabt, når man beskriver den med én parameter af blåhed [7] [8] .

I sammenhæng med dette problem betragtes par af kuglehobe med lignende metalliciteter, men meget forskellig vandret grenmorfologi: for eksempel M 3 og M 13 eller NGC 288 og NGC 362 . M 3 og NGC 362 har vandrette grene, der hovedsageligt består af røde stjerner, mens M 13 og NGC 288 for det meste har blå stjerner. Alderen på klyngerne i disse par er forskellige, men ikke nok til at forklare forskellen i blåhed. Så for eksempel for parret NGC 288 og NGC 362 er blåhedsparametrene henholdsvis 0,98 og -0,87, og forskellen i alder er ikke mere end 2 milliarder år. For at forklare de observerede forskelle alene efter alder, skal NGC 288 være 5-6 milliarder år ældre [6] [9] [10] .

Mulige løsninger

Studiehistorie

Forholdet mellem metalliciteten af ​​en hob og temperaturen af ​​stjerner på en vandret gren blev først opdaget i 1960 af Allan Sandage og George Wallerstein ., og i 1966 blev der skabt en teoretisk begrundelse for et sådant forhold. Undtagelser fra dette forhold blev opdaget i 1967, hvilket affødte problemet med den anden parameter [10] .

I 1970'erne blev det teoretisk vist, at den vandrette grens blåhed også afhænger af klyngens alder. I 1990'erne begyndte astronomer at måle dem i massevis, men fandt ud af, at forskellen i klyngernes aldre heller ikke fuldt ud forklarer forskellen i de vandrette grenes morfologi. Det viste sig dog, at klyngens alder er den næststørste faktor efter metallicitet [10] .

Nuværende tilstand

Der er forskellige hypoteser designet til at løse problemet med den anden parameter, men alle af dem forklarer endnu ikke fuldt ud de observerede forskelle. Tilsyneladende er flere ukendte parametre, og ikke én [10] , ansvarlige for den vandrette grens blåhed .

En mulig forklaring er det forskellige heliumindhold i forskellige klynger. Alt andet lige vil en stjerne med mere helium have en højere temperatur på den vandrette gren [6] . Derudover er der en sammenhæng mellem heliummængden og andre parametre, som også kan påvirke den horisontale grens morfologi. Der blev fremsat en hypotese, ifølge hvilken parametrene for den vandrette gren påvirkes af indholdet af kulstof , nitrogen og ilt , men den blev ikke bekræftet og blev forkastet [10] .

En anden forklaring er, at på den røde kæmpegren kan stjerner i forskellige hobe i gennemsnit miste en forskellig brøkdel af massen, hvilket også påvirker stjernens temperatur og farve på den vandrette gren. Dette kan skyldes forskellige rotationshastigheder eller tyngdekraftens vekselvirkning mellem stjerner med hinanden, selvom de nøjagtige mekanismer for massetab stadig er dårligt forstået [10] [6] .

Noter

  1. ↑ Stjernehobe . 6.8 Horisontale og asymptotiske grene. Overgangsperiode for RR Lyrae variable stjerner . Astronet . Hentet 24. februar 2021. Arkiveret fra originalen 3. februar 2021.
  2. ↑ Salaris, Cassisi, 2005 , s. 161-167.
  3. ↑ Stjerneastronomi i forelæsninger . 8.2 Fotometriske diagrammer af kuglehobe . Astronet . Hentet 24. februar 2021. Arkiveret fra originalen 3. februar 2021.
  4. ↑ 1 2 3 Samus N. N. Variable stjerner. Variabler af typen RR Lyrae. OKPZ-typer: RRAB, RRC, RR(B). . Astronomisk arv . Hentet 24. februar 2021. Arkiveret fra originalen 3. februar 2021.
  5. ↑ 1 2 3 Kuglehob - Farvestørrelsesdiagrammer  . Encyclopedia Britannica . Britannica Inc. Hentet 24. februar 2021. Arkiveret fra originalen 2. januar 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 // Den tredje konference om svage blå stjerner  . - Shenectady: L. David, 1997. - S. 255.
  8. ↑ Dotter Aaron. Anden parameterproblem(er  )  // Memorie della Societa Astronomica Italiana. - Roma: Società Astronomica Italiana, 2013. - Vol. 84 . - S. 97. - ISSN 0037-8720 . Arkiveret fra originalen den 5. juni 2017.
  9. ↑ Catelan M., Bellazzini M., Landsman WB, Ferraro FR, Pecci F. Fusi. Alder som den anden parameter i NGC 288/NGC 362? II. The Horizontal Branch Revisited  //  The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2001. - 1. december (vol. 122 ( udgave 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. Anden og tredje parameter for den vandrette gren i kuglehobe  // 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 . Arkiveret fra originalen den 5. august 2020.

Litteratur