Красное сгусток представляет собой скопление красных гигантов на диаграмме Герцшпрунга-Рассела с температурой около 5000 К и абсолютной величиной ( MV ) +0,5, что немного горячее, чем у большинства звезд ветви красных гигантов той же светимости. Он виден как более плотная область ветви красных гигантов или выпуклость в сторону более высоких температур. Оно заметно во многих галактических рассеянных скоплениях , а также во многих шаровых скоплениях среднего возраста и в близлежащих звездах поля (например, звездах Гиппаркоса ).
Гиганты из красных сгустков — это холодные звезды горизонтальной ветви , звезды, первоначально похожие на Солнце, которые подверглись гелиевой вспышке и теперь плавят гелий в своих ядрах.
Свойства звезд из красных сгустков различаются в зависимости от их происхождения, особенно от металличности звезд , но обычно они имеют ранние спектральные классы K и эффективные температуры около 5000 К. Абсолютная визуальная величина гигантов из красных сгустков вблизи Солнца была измерена на в среднем +0,81 с металличностью от -0,6 до +0,4 dex. [1]
Существует значительный разброс свойств звезд красных сгустков даже в пределах одной популяции подобных звезд, такой как рассеянное скопление. Частично это связано с естественным изменением температуры и светимости звезд горизонтальной ветви при их формировании и эволюции, а частично из-за присутствия других звезд с похожими свойствами. [2] Хотя звезды красного скопления, как правило, горячее звезд ветвей красных гигантов, эти две области перекрываются, и статус отдельных звезд можно определить только после детального изучения химического состава. [3] [4]
Моделирование горизонтальной ветви показало, что звезды имеют сильную тенденцию скопляться на холодном конце горизонтальной ветви нулевого возраста (ZAHB). Эта тенденция слабее у звезд с низкой металличностью, поэтому красное сгусток обычно более заметен в скоплениях, богатых металлами. Однако есть и другие эффекты: в некоторых бедных металлами шаровых скоплениях имеются густонаселенные красные сгустки. [6] [7]
Звезды с массой, близкой к солнечной, эволюционируют к вершине ветви красных гигантов с вырожденным гелиевым ядром. Более массивные звезды рано покидают ветвь красных гигантов и совершают синюю петлю , но все звезды с вырожденным ядром достигают вершины с очень схожими массами ядра, температурой и светимостью. После гелиевой вспышки они лежат вдоль ZAHB, все с гелиевым ядром чуть меньше 0,5 M ☉ , а их свойства определяются в основном размером водородной оболочки вне ядра. Меньшая масса оболочки приводит к более слабому синтезу водородной оболочки и дает более горячие и немного менее яркие звезды, расположенные вдоль горизонтальной ветви. Различные начальные массы и естественные изменения скорости потери массы на ветви красных гигантов вызывают изменения масс оболочки, хотя все гелиевые ядра имеют одинаковый размер. Звезды с низкой металличностью более чувствительны к размерам водородной оболочки, поэтому при одинаковых массах оболочки они распространяются дальше по горизонтальной ветви и меньше попадают в красное сгусток.
Хотя звезды красного скопления постоянно лежат на горячей стороне ветви красных гигантов, из которой они произошли, звезды красного скопления и ветви красных гигантов из разных популяций могут перекрываться. Это происходит в ω Центавра , где бедные металлами звезды ветвей красных гигантов имеют такие же или более высокие температуры, что и более богатые металлами красные гиганты-скопления. [3]
Другие звезды, не строго звезды горизонтальной ветви, могут находиться в той же области диаграммы HR. Звезды, слишком массивные для того, чтобы образовать вырожденное гелиевое ядро на ветви красных гигантов, воспламенят гелий перед кончиком ветви красных гигантов и образуют синюю петлю. У звезд, лишь немногим более массивных, чем Солнце, около 2 M ☉ , синяя петля очень короткая и имеет яркость, подобную светимости красных скоплений гигантов. Эти звезды на порядок менее распространены, чем солнцеподобные звезды, даже более редки по сравнению с подсолнечными звездами, которые могут образовывать красные гиганты-сгустки, а продолжительность синей петли намного меньше времени, проведенного красным гигантом-сгустком. на горизонтальной ветви. Это означает, что эти самозванцы гораздо реже встречаются на диаграмме H–R, но их все же можно обнаружить. [2]
Звезды с 2–3 M ☉ также пройдут через красное сгусток по мере эволюции вдоль ветви субгигантов . Это снова очень быстрая фаза эволюции , но такие звезды, как OU Андромеды, находятся в области красных сгустков (5500 К и 100 L☉ ), хотя считается, что это субгигант, пересекающий щель Герцшпрунга . [2]
Теоретически абсолютная светимость звезд в красном скоплении практически не зависит от звездного состава или возраста, поэтому они являются хорошими стандартными свечами для оценки астрономических расстояний как внутри нашей галактики, так и до близлежащих галактик и скоплений. Вариации, связанные с металличностью, массой, возрастом и вымиранием , слишком сильно влияют на визуальные наблюдения, чтобы они могли быть полезны, но в инфракрасном диапазоне эти эффекты гораздо меньше. Наблюдения в ближнем инфракрасном I-диапазоне, в частности, использовались для установления расстояний до красных сгустков. Абсолютные звездные величины красного сгустка при солнечной металличности были измерены на уровне -0,22 в полосе I и -1,54 в полосе K. [8] Расстояние до Галактического центра было измерено таким образом, что дало результат 7,52 кпк, что согласуется с другими методами. [9]
Красный комок не следует путать с «красным выступом» или выступом ветки красных гигантов, который представляет собой менее заметное скопление гигантов на полпути вдоль ветви красных гигантов , вызванное тем, что звезды, поднимающиеся по ветви красных гигантов, временно уменьшают светимость. из-за внутренней конвекции. [10]
Многие из ярких «красных гигантов», видимых на небе, на самом деле являются звездами красного сгустка класса G или раннего K:
Арктур иногда считался гигантом-скоплением, [15] но в настоящее время его чаще считают находящимся на ветви красных гигантов, несколько более холодным и ярким, чем звезда красного скопления. [16]