قمنا بتحديد البنى الهرمية في مركب فيلا OB2 وزوج العنقودين Collinder 135 وUBC 7 باستخدام بيانات Gaia EDR3 عبر خوارزمية تعلم الآلة العصبية StarGO. تم فصل خمس بنى فرعية من المستوى الثاني في فيلا OB2، أطلقنا عليها Huluwa 1 (غاما فيلوروم)، Huluwa 2، Huluwa 3، Huluwa 4 وHuluwa 5. ولأول مرة، تم تحديد Collinder 135 وUBC 7 كعنقودين مكونين للزوج مع تدخل يدوي ضئيل. نقترح سيناريو بديلًا حيث نشأت Huluwa 1–5 من تكوّن نجمي متسلسل. العنقودات الأقدم Huluwa 1–3 بعمر 10–22 مليون سنة، أنتجت تغذية راجعة نجمية سببت اضطرابًا عزز تكوّن الجيل الأصغر Huluwa 4–5 (7–20 مليون سنة). أدى انفجار مستعر أعظم داخل قشرة فيلا IRAS إلى إخماد تكوّن النجوم في Huluwa 4–5 وطرد الغاز المتبقي بسرعة من العنقودات، مما أدى إلى تدرج كتلي عالمي عبر القشرة، تم تأكيده بطريقة الانقطاع الانحداري. الكتلة النجمية في الحافة السفلية للقشرة أعلى بمقدار \(0.32\pm0.14\) \(\mathrm{M}_\odot\) من الحافة العلوية. لوحظ تفرقة كتلية محلية على مستوى العنقود في أصغر عنقود Huluwa 5. جميع Huluwa 1–5 (في فيلا OB2) تمر بتوسع كبير، بينما يعاني زوج العنقودين من توسع معتدل. تشير تشتتات السرعة إلى أن جميع المجموعات الخمس (بما في ذلك Huluwa 1A وHuluwa 1B) في فيلا OB2 وزوج العنقودين هي فوق الجاذبية وتخضع للتفكك، كما أن Huluwa 1A وHuluwa 1B قد يكونان زوج عنقودين شابين متزامنين. تتنبأ محاكاة \(N\)-الجسم بأن Huluwa 1–5 في فيلا OB2 وزوج العنقودين سيستمران في التوسع خلال 100 مليون سنة قادمة وسينحلان في النهاية.
تميل العناقيد النجمية إلى التكوّن ضمن تجمعات . يحتوي التجمع النموذجي على عدة ارتباطات OB وعدد من العناقيد الشابة، مع عملية تكوّن نجمي تستمر من عدة ملايين إلى عشرات الملايين من السنين. غالبًا ما تكون التجمعات النجمية هرمية، حيث تتواجد بنى فرعية أصغر (بحجم عدة إلى عشرات الفرسخ) ضمن بنى أكبر (بضعة مئات من الفرسخ). هذه الخاصية موروثة من السحب الجزيئية الأم. وغالبًا ما تترافق مع بنية هرمية تشكلت بفعل الاضطراب فوق الصوتي . وقد حددت العديد من الدراسات البنى الهرمية في البنى النجمية في جوار الشمس .
يتم عادة استخدام استراتيجيتين لتحديد مستويات البنى الهرمية المختلفة. الاستراتيجية الأولى هي "من الأسفل إلى الأعلى"، حيث يتم تحديد البنى الأدنى أولًا، ثم دمجها لتشكيل بنى أكبر . أما الاستراتيجية الثانية فهي "من الأعلى إلى الأسفل"، حيث يبدأ تحديد البنى الأعلى أولًا ثم الانتقال إلى الأسفل عبر التجزئة لتحديد البنى الفرعية .
مركب فيلا OB2 هو تجمع نجمي شاب يقع في اتجاه كوكبتي فيلا وبوبّيس، على بعد 350–400 فرسخ فلكي من الشمس . استخدم لأول مرة الحركات الخاصة والاختلافات المنظورية من Hipparcos لتحديد أعضاء فيلا OB2. لاحقًا، استخدم أرصاد الأشعة السينية وحدد مجموعة من نجوم ما قبل التسلسل الرئيسي (PMS) في هذه المنطقة، والتي غالبًا ما يشار إليها باسم غاما فيلوروم (ويشار إليها لاحقًا بـ Gamma Vel)، أو Pozzo 1 . يُعتقد أن تكوّن بنية فيلا OB2 قد تم تحفيزه بانفجار مستعر أعظم لنجم كتلته 15 \(\mathrm{M}_\odot\) كان يقع في مركز قشرة فيلا IRAS . وقد اقتُرح سيناريو مشابه للمستعر الأعظم أيضًا لأصل مركب RCW 34 ومركب الجبار .
حددت دراسات حديثة التجمع الهرمي في فيلا OB2، غالبًا باستخدام طرق "من الأعلى إلى الأسفل". اعتمد طريقة DBSCAN لتحديد 6 عناقيد في فيلا OB2 تغطي مدى مسافة 82 فرسخ، بما في ذلك عنقود Gamma Vel وNGC 2547. استخدم خوارزمية UPMASK وزاد عدد العناقيد المحددة في فيلا OB2 إلى 11، تمتد على مسافة \(\sim\)133 فرسخ. من المرجح أن تكون المجموعات في فيلا OB2 قد تشكلت على طول أكثر الخيوط كثافة في نفس السحب الجزيئية العملاقة.
يعتمد بقاء العناقيد الهرمية في مثل هذه التجمعات بشكل رئيسي على كفاءة تكوّن النجوم (SFE) ومعدل طرد الغاز. تتراوح كفاءة تكوّن النجوم في العناقيد من عدة بالمئة إلى 30% أو أكثر، حسب كثافة سطح العنقود في المنطقة التي وُلد فيها . يتم إزالة الغاز المتبقي في العنقود عبر التغذية الراجعة النجمية. التغذية الراجعة العنيفة، مثل تلك الناتجة عن انفجارات المستعرات العظمى، تزيل الغاز بسرعة أكبر بكثير من الرياح النجمية أو الإشعاع. كلما تم طرد الغاز بسرعة أكبر، تقل فرصة بقاء العنقود . بين العناقيد ذات نفس زمن إزالة الغاز، فإن العناقيد ذات كفاءة تكوّن نجوم أقل من 33% ستتفكك بسرعة أكبر .
بالإضافة إلى التفكك، هناك عملية فيزيائية أساسية أخرى في العناقيد الهرمية ضمن التجمع وهي التفاعل الثقالي المتبادل بين البنى الفرعية. اقترح أن مثل هذه التفاعلات تصبح مهمة عندما يكون الفصل الفيزيائي بين العناقيد المجاورة أقل من 30 فرسخ، وهو تقريبًا ثلاثة أضعاف نصف القطر المدي النموذجي للعناقيد المفتوحة في قرص المجرة . عندما تكون السرعة النسبية بين عنقودين متجاورين أصغر من تشتتاتهما الداخلية ، تتأثر العناقيد بقوة بالتفاعل الديناميكي مع جيرانها. قد يعزز هذا التفاعل الديناميكي تكوّن أزواج عنقودية مرتبطة جاذبيًا .
تمت ملاحظة العديد من أزواج العناقيد في كل من درب التبانة وسحابة ماجلان الكبرى . حوالي نصف أزواج العناقيد المجرية في عمل أعمارها أقل من 25 مليون سنة، ومعظم هذه الأزواج متزامنة في العمر. ونظرًا لعدم توفر بيانات حركية ثلاثية الأبعاد في الدراسات السابقة، فإن تحديد الحالة الفيزيائية لهذه الأزواج يتطلب المزيد من البحث.
يبعد زوج العناقيد المتزامنين Collinder 135 وUBC 7، بعمر 40 مليون سنة، مسافة زاوية قدرها 15 درجة عن فيلا OB2، وقد اكتشفهما ودرسا لاحقًا بتفصيل أكبر بواسطة . تبلغ المسافة إلى هذا الزوج \(\sim\)300 فرسخ . في هذا العمل سنبحث في التوزيع المكاني ثلاثي الأبعاد والعلاقة الحركية بين هذين العنقودين.
يوفر الإصدار المبكر الثالث من بيانات Gaia دقة أعلى بنسبة 30% في اختلاف المنظر، وضعف الدقة في الحركات الخاصة مقارنة بالإصدار الثاني . تتيح المواقع المكانية ثلاثية الأبعاد والحركات الخاصة تحديدًا دقيقًا لعضوية العناقيد، وقياس الفصل الفيزيائي بين العناقيد المجاورة. توفر البنية الهرمية لـ فيلا OB2 وزوج العنقودين المجاورين مختبرًا ممتازًا لدراسة تكوّن وتطور ومصير العناقيد الهرمية التي نشأت من نفس السحابة الجزيئية. نقدم هنا دراسة مفصلة لمركب فيلا OB2 وزوج العنقودين Collinder 135 وUBC 7 باستخدام بيانات Gaia EDR3 ومسح Gaia-ESO . نهدف إلى تحديد الحالات الديناميكية للعناقيد الفردية وتحديد التفاعلات بينها.
ينظم هذا البحث كما يلي: في القسم 2.1 نناقش جودة وحدود بيانات Gaia EDR3، ونصف مجموعة البيانات المدخلة لتحديد أعضاء العناقيد. ثم نقدم خوارزمية StarGO المستخدمة لفك التجمع الهرمي في القسم 2.2. يتم عرض عضوية النجوم في البنى الهرمية لـ فيلا OB2 وزوج العنقودين في القسم 3، حيث نناقش تباين الأعمار بين العناقيد المختلفة في فيلا OB2. نناقش الخصائص الحركية لكل بنية في القسم 4. يتم عرض التوزيع المكاني ثلاثي الأبعاد وتوزيع الكتلة لـ فيلا OB2 وزوج العنقودين في القسم 5. في هذا القسم، نستخدم طريقة الانقطاع الانحداري (القسم 5.2) وطريقة الشجرة الممتدة الدنيا (القسم 5.3) لقياس توزيع الكتلة. يتم بحث الحالة الديناميكية للعناقيد في القسم 6. نقدم تاريخ تكوّن النجوم في المناطق المستهدفة في القسم 7. في القسم 8 نجري محاكاة \(N\)-الجسم للتنبؤ بالتطور المستقبلي لـ فيلا OB2 وزوج العنقودين. أخيرًا، نقدم ملخصًا موجزًا لنتائجنا في القسم 9.