Radial trends in Galactic globular clusters and their possible origin

Abstract

El tiempo de relajación al radio de semimasa de los cúmulos globulares (CGs) de nuestra Galaxia está típicamente dentro de unos pocos Ga (10⁹ años). Entonces se espera que la mayoría de los CGs estén bastante bien relajados, tomando en cuenta su edad alrededor de 12-13 Ga. O sea, cualquier segregación radial inicial entre estrellas de la misma masa inicial en la secuencia principal (SP), particularmente entre los progenitores de las actuales estrellas pertenecientes a las ramas de subgigantes y gigantes rojas (RSG, RGR, por sus siglas en inglés), ya debería desaparecer. Sin embargo, se han acumulado pruebas que contradicen esta expectativa. La paradoja se podría resolver tomando en cuenta el efecto de colisiones estelares que ocurren en los núcleos densos de CGs. La tasa de colisiones es particularmente elevada mientras los núcleos están colapsando. Esta formación de nuevas estrellas hace que las partes centrales sean no relajadas. Llama la atención que los rezagados azules de colisión observados actualmente en CGs sean mucho menos numerosos que sus homólogos de menor masa acumulados en la SP durante el tiempo de vida de los CGs. El efecto de este proceso seria que las estrellas de la misma luminosidad en las SP/RSG/RGB no serán de la misma masa sino de un rango no despreciable.

The relaxation time at the half-mass radius of Galactic globular clusters (GGCs) is typically within a few Gyr. Hence, the majority of GGCs are expected to be well relaxed systems, given their age is around 12-13 Gyr. So any initial radial segregation between stars of the same initial mass on the main sequence (MS), in particular, the progenitors of the present day sub-giant and red-giant branch (SGB, RGB) stars should already have dissipated. However, a body of evidence contradicting to these expectations has been accumulated to date. The paradox could be solved by taking into account the effect of stellar collisions. They occur at particularly high rate in collapsing nuclei of GGCs and seem to be mainly responsible for unrelaxed central regions and the radial segregation observed. We draw attention that actually observed collisional blue stragglers should be less numerous than their lower-mass counterparts formed and accumulated at and below the present day MS turnoff. The effect of this is that MS/SGB/RGB stars of a given luminosity are not of the same mass but fall in a range of mass.