Avoin tähtijoukko, joka tunnetaan myös galaktisena tähtijoukkona, on tyypillisesti muutaman sadan tai tuhannen tähden ryhmä. Jäsenet ovat yleensä suunnilleen samanikäisiä, koska ne ovat muodostuneet samasta suurikokoisesta molekyylipilvestä. Avoimet tähtijoukot eroavat tiheämmistä ja paljon vanhemmista pallomaisista (globulaareista) tähtijoukoista muun muassa sidoksen heikkouden ja lyhyemmän eliniän vuoksi.
Levinneisyys ja elinikä
Linnunradan galaksista on löydetty yli 1100 avointa tähtijoukkoa, ja todellista lukumäärää pidetään huomattavasti tätä suurempana, koska monet heikot tai etäiset rykelmät jäävät havaitsematta. Avoimet rykelmät ovat löyhästi sidoksissa toisiinsa keskinäisen gravitaatiovetovoiman ansiosta, mutta ulkoiset häiriöt — kuten läheiset kohtaamiset muiden klusterien, yksittäisten tähtien tai kaasupilvien kanssa — voivat hajottaa ne. Tyypillinen elinikä on kymmenistä miljoonista satoihin miljooniin vuosiin; massiivisimmat ja tiheämmät ryhmät voivat säilyä jopa muutaman miljardin vuoden ajan.
Missä niitä löytyy
Avoimia klustereita on havaittu pääasiassa spiraali- ja epäsäännöllisistä galakseista, joissa esiintyy aktiivista tähtien muodostumista. Tällaisissa galakseissa jatkuva kaasankerrostumien romahtaminen tarjoaa uusia paikkoja klustereiden synnylle, kun taas elliptisissä galakseissa tähtien muodostus on yleensä vähäisempää eikä uusia avoimia klustereita synny yhtä paljon.
Synty ja varhaiskehitys
Nuoret avoimet klusterit voivat olla vielä osittain tai kokonaan siinä molekyylipilvessä, josta ne muodostuivat. Voimakkaasti säteilevät, massiiviset tähdet ionisoivat ympäröivää kaasua ja muodostavat näkyvän H II -alueen. Ajan kuluessa rykelmän säteilypaine sekä tähtien loistosta ja tuulista aiheutuva paine hajottavat jäljelle jäänyttä molekyylipilveä. Tyypillisesti vain noin kymmenen prosenttia alkuperäisen kaasupilven massasta muuttuu tähdiksi ennen kuin loput kaasusta poistuvat, mikä vaikuttaa merkittävästi rykelmän kykyyn pysyä koossa.
Rakenne ja dynaaminen kehitys
- Rakenne: avoimissa tähtijoukoissa on yleensä tiheämpi keskusta (ydin) ja laajempi harvempi halo. Merkkejä massasegregaatiosta (=raskaimmat tähdet suuntautuvat kohti keskustaa) voidaan havaita jo suhteellisen varhaisessa vaiheessa.
- Dynaaminen kehitys: kahden kehon vuorovaikutukset ja sisäinen hitaus (two-body relaxation) johtavat tähtien hitaaseen "höyrystymiseen" klusterista. Ulkoiset tekijät, kuten galaktinen vuorovesi ja törmäykset molekyylipilvien kanssa, nopeuttavat hajaantumista.
- Alkumulkosuhde (IMF) ja massat: avoimien klustereiden tähtijakauma noudattaa usein samankaltaista alkumassajakaumaa kuin kenttätaivaankin (esim. Salpeterin tai Kroupan'n muotoiset jakaumat), mutta ympäristö voi vaikuttaa syntyneiden massojen suhteisiin.
Tutkimuksen kannalta merkitys
Avoimet tähtijoukot ovat keskeisiä kohteita tähtien evoluution tutkimisessa. Koska rykelmän jäsenet ovat iältään ja kemialliselta koostumukseltaan samanlaisia, niiden yhteisiä ominaisuuksia — kuten etäisyyttä, ikää ja metallisuutta — on helpompi määrittää kuin yksittäisille tähdille. Tämä tekee avoimista rykelmistä erinomaisia "laboratorioita" tähtien ikien ja evoluutiomallien testaamiseen, pääsarjan sovitukseen ja galaktisen kiekon historian tutkimiseen.
Käytännön havaittavuus ja esimerkkejä
Useat avoimet tähtijoukot, kuten Plejadit, Hyadit tai Alpha Persei -joukko, ovat näkyvissä paljain silmin ja ovat siksi olleet ihmiskunnan havaintohistoriassa tärkeitä. Muita tunnettuja esimerkkejä ovat Orionin tähtimuodostuman sisällä oleva Orionin rykelmä (esimerkiksi Trapezium), vanhemmat ja arvokkaat M67 sekä hyvin vanha ja metallirikas NGC 6791. Kaukoputkella voidaan erottaa runsaasti pienempiä tai himmeämpiä ryhmiä, erityisesti galaktisen kiekon suunnassa.
Elinkaari ja lopputulema
Monet avoimista klustereista kokevat niin kutsutun "infantin mortality" -vaiheen, jossa suuri osa syntyneistä rykelmistä hajoaa muutamassa kymmenessä miljoonassa vuodessa kaasun poistumisen ja ulkoisten häiriöiden vuoksi. Jäljelle jäävät ryhmät voivat hitaasti menettää jäseniään ja hajota lopulta muodostaen suuren osan galaktisen kenttätaivaan tähdistä. Ainoastaan kaikkein massiivisimmat tai suojaisimmassa ympäristössä syntyneet avoimet klusterit säilyvät miljardeja vuosia.
Yhteenvetona avoimet tähtijoukot ovat suhteellisen harvakaisia, mutta tärkeitä kohteita tähtitieteessä: ne kertovat tähtien synnystä, evoluutiosta ja galaksin rakenteellisesta kehityksestä sekä toimivat vertailukohtina kosmologisille ja galaktisille malleille.
