Проблема другого параметра (або проблема третього параметра) — одна з невирішених проблем астрономії, яка полягає в тому, що, згідно з теорією еволюції зір, морфологія горизонтальної гілки в кулястих зоряних скупченнях повинна визначатися лише їхньою металічністю та віком. Однак насправді у зоряних скупчень зі схожим віком і металічністю морфологія горизонтальної гілки може сильно відрізнятися. Отже, на неї впливає один чи кілька невідомих параметрів.

Опис

На діаграмах Герцшпрунга — Рассела для кулястих зоряних скупчень чітко простежується горизонтальна гілка, утворена зорями, які почали спалювати гелій у ядрі. Температури і, відповідно, кольори зір горизонтальної гілки змінюються в широких межах і залежать насамперед від їхньої металічності, а також від початкової маси. Оскільки тривалість життя зорі пов'язана з її початковою масою, то в кулястому скупченні, де зорі сформувалися майже одночасно, на горизонтальній гілці одночасно перебувають зорі з дуже вузького діапазону мас. Розкид температур зір горизонтальної гілки в окремому скупченні зумовлений тим, що на попередніх стадіях еволюції зорі втрачають різну частку маси.

Таким чином, теоретично морфологію горизонтальної гілки — розподіл параметрів зір на ній — мають визначати металічність і вік скупчення. Проте на практиці цього не спостерігають: скупчення з подібним віком і вмістом металів можуть мати дуже різну морфологію горизонтальної гілки. У середньому, що більша металічність і менший вік скупчення, то більш червоною є горизонтальна гілка, однак ці параметри пояснюють її морфологію лише частково. Отже, на неї впливає ще якийсь невідомий параметр (один або кілька), який називають «другим параметром», або, якщо враховувати залежність від віку, — «третім параметром», що й дало назву цій проблемі.

Оскільки горизонтальна гілка перетинає смугу нестабільності і всі зорі в цій області є змінними типу RR Ліри, її можна поділити на три частини: область змінних типу RR Ліри та дві ділянки по обидва боки від неї — блакитну і червону. Це дає змогу визначити «блакитність» горизонтальної гілки :

,

де B, R — кількість зір відповідно у блакитній і червоній частинах горизонтальної гілки, а RR — кількість змінних типу RR Ліри. Таким чином, блакитність змінюється від −1 для скупчень, де всі зорі горизонтальної гілки лежать у її червоній частині, до +1 для скупчень, де всі вони розташовані в блакитній частині. На діаграмі «металічність — блакитність» для кулястих скупчень простежується залежність між цими величинами, але спостерігається і значний розкид відносно неї. Крім того, іноді зазначають, що в окремих випадках морфологія горизонтальних гілок є доволі складною: наприклад, вона може бути бімодальною, і при описі її одним параметром блакитності втрачається важлива інформація.

У контексті цієї проблеми часто розглядають пари кулястих скупчень із подібною металічністю, але суттєво різною морфологією горизонтальної гілки: наприклад, M 3 і M 13 або NGC 288 і NGC 362. У M 3 і NGC 362 горизонтальні гілки складаються переважно з червоних зір, тоді як у M 13 і NGC 288 — здебільшого з блакитних. Віки скупчень у цих парах відрізняються, але недостатньо, щоб пояснити різницю в блакитності. Наприклад, для пари NGC 288 і NGC 362 параметр блакитності дорівнює відповідно 0,98 і −0,87, а різниця у віці не перевищує 2 мільярдів років. Щоб пояснити спостережувані відмінності лише віком, потрібно, щоб NGC 288 було старшим на 5—6 мільярдів років.

Можливі розв'язки

Історія дослідження Зв'язок між металічністю скупчення та температурою зір на горизонтальній гілці вперше виявили 1960 року Елан Сендидж і , а 1966 року з'явилося теоретичне пояснення цього зв'язку. Винятки з цієї залежності виявили у 1967 році, що й започаткувало проблему другого параметра.

У 1970-х роках теоретично показали, що блакитність горизонтальної гілки також залежить від віку скупчення. У 1990-х роках астрономи почали масово вимірювати вік скупчень, але з'ясували, що різниця у віці також не повністю пояснює відмінності морфології горизонтальних гілок. Водночас стало зрозуміло, що вік скупчення є другим за значущістю фактором після металічності.

Сучасний стан Існує низка гіпотез, покликаних пояснити проблему другого параметра, однак жодна з них поки що не дає повного пояснення спостережуваних відмінностей. Імовірно, блакитність горизонтальної гілки визначають кілька невідомих параметрів, а не один.

Одним із можливих пояснень вважають різний вміст гелію в різних скупченнях. За інших рівних умов зоря з більшим вмістом гелію матиме вищу температуру на горизонтальній гілці. Крім того, спостерігають кореляцію вмісту гелію з іншими параметрами, які також можуть впливати на морфологію горизонтальної гілки. Висували гіпотезу, що на параметри горизонтальної гілки впливає вміст вуглецю, азоту та кисню, але її не підтвердили, і від неї відмовилися.

Інше пояснення полягає в тому, що на гілці червоних гігантів зорі в різних скупченнях можуть у середньому втрачати різну частку маси, що також впливає на температуру і колір зорі на горизонтальній гілці. Це може бути пов'язано з різними швидкостями обертання або гравітаційною взаємодією зір між собою, хоча точні механізми втрати маси ще недостатньо вивчені.

Примітки

Література