Gromady kuliste są jednymi z najprostszych systemów dynamicznych. Nie oznacza to jednak, że poznanie ich ewolucji i wzajemnych zależności pomiędzy różnorodnymi procesami fizycznymi działającymi podczas ich życia jest sprawą prostą. Gromady kuliste związane z Drogą Mleczną są jednymi z najstarszych obiektów w Galaktyce. Ich wiek jest porównywalny z wiekiem Wszechświata. Charakteryzują się one wieloma interesującymi cechami obserwacyjnymi. Do jednych z najciekawszych należą: korelacja pomiędzy liczbą układów podwójnych i masą gromady – im większa liczba układów podwójnych, tym mniejsza masa gromady kulistej oraz korelacja pomiędzy nachyleniem funkcji masy (FM) i parametrem koncentracji gromady – im większa koncentracja tym większe nachylenie FM. Dzięki rozwijanemu w CAMK kodowi numerycznemu MOCCA badanie ewolucji rzeczywistych gromad kulistych stało się zadaniem wykonalnym, w czasie rzędu kilku dni! Kod MOCCA jest obecnie jednym z najbardziej rozbudowanych kodów numerycznych używanych do badania ewolucji dużych systemów gwiazdowych pod wpływem różnorodnych procesów fizycznych. Dostarcza on szczegółowych informacji na temat ewolucji gromady jak i ewolucji gwiazd i układów podwójnych znajdujących się w gromadzie.
W ramach międzynarodowej współpracy Mirka Giersza i Arkadiusza Hypkiego z CAMK z Nathan’em Leigh z ESA i jego współpracownikami została podjęta próba wyjaśnienia obserwowanej korelacji pomiędzy masą gromady, a liczbą układów podwójnych oraz parametrem koncentracji i nachyleniem FM. Korelacje te mogą być wyjaśnione, albo przez uniwersalne warunki początkowe dla gromad gwiazdowych oraz działanie procesów dynamicznych, które zmieniają w czasie FM i koncentrację gromady, albo muszą być wynikiem gwałtownego odrzucenia pozostałości gazu po okresie formowania się gwiazd. Przy pomocy kodu MOCCA wykonano ponad 130 symulacji dynamicznych gromad gwiazdowych charakteryzujących się różnymi początkowymi: masami, rozmiarami, koncentracją, funkcją mas… Wyniki symulacji są zgodne z uniwersalną liczbą układów podwójnych na poziomie około 10% liczby wszystkich obiektów gromady i uniwersalną początkową FM, podobną do standardowego rozkładu Kroupy, pod warunkiem istnienia początkowej zależność pomiędzy koncentracją gromady a jej masą – koncentracja rośnie z masą gromady. Dynamiczne procesy samodzielnie nie mogą być odpowiedzialne za obserwowane korelacje związane z koncentracją gromady. Wydaje się, że pochodzenie tych obserwacyjnych trendów jest związane z fazą ewolucji gromady kiedy jest ona jeszcze zanurzona w gazie. Argumentujemy, że ekspansja gromady związana z szybkim wyrzutem gazu może tłumaczyć powstanie mniej skoncentrowanych gromad z płaską FM, a wzrost koncentracji gromady w wyniku przedłużonej fazy
oddziaływania gwiazd i gazu może tłumaczyć powstanie najbardziej skoncentrowanych gromad z najbardziej stromą FM. Więcej informacji w pracy „The state of globular clusters at birth: emergence from the gas-embedded phase”, Nathan Leigh, Mirek Giersz, Jeremy Webb, Arkadiusz Hypki, Guido De Marchi, Pavel Kroupa, Alison Sills.
Więcej szczegółów o kodzie MOCCA.
Zdjęcie: powstająca gromada gwiazdowa NGC 604 w galaktyce M33.
Źródło: NASA and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI).
