Grupurile globulare sunt regiuni de spațiu în care stelele sunt împachetate dens - de 10.000 de ori mai dens decât cartierul nostru stelar local. Noi dovezi ale Telescopului Spațial Hubble au arătat că grupurile globulare se vor sorta, aruncând stele mai masive în centru și împingând stelele mai puțin masive spre margini. Hubble a capturat imagini cu un grup globular 47 Tucanae timp de aproape 7 ani, permițându-le astronomilor să traseze cu atenție pozițiile stelelor care se mișcă în cluster și apoi să calculeze cât de aproape erau de centru.
Imaginați-vă că încercați să înțelegeți cum funcționează un joc de fotbal pe baza câtorva imagini confuze ale jocului în joc. Astronomii s-au confruntat cu această provocare atunci când vine vorba de înțelegerea dinamicii roiului de stupi de stupi din grupele de stele globulare care orbitează galaxia noastră de la Calea Lactee. Acum, telescopul spațial Hubble al NASA le-a oferit astronomiilor cele mai bune dovezi observaționale până în prezent că grupurile globulare sortează stele în funcție de masa lor, guvernate de un joc grav biliard de biliard între stele. Stelele mai grele încetinesc și se scufundă în miezul clusterului, în timp ce stelele mai ușoare ridică viteza și se deplasează prin cluster spre periferia sa. Acest proces, numit „segregare în masă”, a fost suspectat de mult timp pentru grupări de stele globulare, dar niciodată nu a fost văzut direct în acțiune.
Un cluster tipic globular conține câteva sute de mii de stele. Deși densitatea stelelor este foarte mică la marginea unor astfel de sisteme stelare, densitatea stelară din apropierea centrului poate fi de peste 10.000 de ori mai mare decât în vecinătatea locală a Soarelui nostru. Dacă am trăi într-o astfel de regiune de spațiu, cerul nocturn ar fi abătut cu 10.000 de stele care ar fi mai aproape de noi decât steaua cea mai apropiată de Soare, Alpha Centauri, care se află la 4,3 ani lumină distanță (sau aproximativ 215,000 ori distanța. între Pământ și Soare). Ca o mașină de metrou aglomerată cu navetiști, această aglomerație stelară crește puternic probabilitatea întâlnirilor între stele, chiar coliziuni și fuziuni. Rezultatul cumulativ al multor astfel de întâlniri este segregarea în masă teoretic așteptată. Dar, în același timp, astfel de condiții aglomerate fac extrem de dificilă identificarea exactă a stelelor individuale.
Astronomii au trebuit să aștepte claritatea extremă a viziunii lui Hubble pentru a urmări mișcările a multe mii de stele într-un singur grup globular. Viteze extrem de precise au fost măsurate pentru 15.000 de stele chiar în centrul grupului globular din apropiere 47 Tucanae - unul dintre cele mai dense grupări globulare din emisfera sudică. Un număr mic de aceste stele sunt de un tip foarte rar cunoscut sub numele de „stragglerii albastri”: stelele neobișnuit de calde și strălucitoare s-au crezut de mult ca fiind produsul coliziunilor dintre două stele normale.
Vitezele stelelor albastre sunt în concordanță cu predicțiile de segregare a masei. În special, o comparație între stragglerii albastri (care au dublul masei stelei medii) și alte stele arată că, așa cum era de așteptat, se mișcă mai lent decât stelele medii.
Folosind Wide Field și Planetary Camera 2 și noul instrument Advanced Camera for Surveys de pe Hubble, Georges Meylan de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) din Sauverny, Elveția și colaboratorii au luat zece seturi de imagini multiple ale regiunii centrale (la distanță de aproximativ 6 ani-lumină din centru) din 47 de Tucanae. Imaginile au fost făcute la intervale regulate pe parcursul a aproape șapte ani. Prin măsurarea cu atenție a pozițiilor de până la 130.000 de stele în fiecare din aceste „instantanee”, schimbările de poziție extrem de mici ar putea fi măsurate în timp, trădând mișcările stelelor de pe cer. Viteze precise au fost obținute pentru aproape 15.000 de stele în acest grup. Dintre acești 15.000, 23 erau străini de culoare albastră.
Acesta este cel mai mare eșantion de viteze adunate vreodată, prin orice tehnică cu orice instrument, pentru un grup globular din Calea Lactee. De asemenea, rezultatele au fost folosite pentru a verifica dacă există o gaură neagră în nucleul clusterului, căutând atragerea gravitațională a acesteia. Dar mișcările stelare măsurate exclud o gaură neagră foarte masivă.
Cu aceste observații, Hubble a realizat în mai puțin de un deceniu ceea ce ar fi luat telescoape bazate pe sol cât timp de aproape un secol din cauza condițiilor mai slabe de observare de la sol. Studiul ar fi fost imposibil fără viziunea clară a lui Hubble. De la pământ, efectul de stropire a atmosferei Pământului estompează imaginea numeroaselor stele din nucleul aglomerat. Mișcarea unghiulară tipică a chiar și a stelelor normale din centrul celor 47 de Tucanae s-a dovedit a fi puțin peste o zece milionime de grade pe an. Aceasta înseamnă că mișcarea unghiulară a unei stele într-un an este echivalentă cu dimensiunea unghiulară a unei dime văzută ca și cum ar fi fost la 4.500 de mile distanță.
Pentru a profita din plin de aceste imagini rafinate Hubble, astronomii au dezvoltat metode de analiză a datelor complet noi, care în cele din urmă au oferit măsurători ale mișcărilor (vitezelor) corespunzătoare care corespundeau schimbărilor în pozițiile stelelor la nivelul de aproximativ 1/100 din pixel (imagine -element) pe camerele digitale Hubble.
Rezultatele au fost publicate în seria de suplimente pentru jurnalul astrofizic din septembrie.
Echipa internațională a fost formată din următorii oameni de știință: D.E. McLaughlin (Universitatea din Leicester), J. Anderson (Universitatea Rice), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Universitatea din Texas la Austin), C. Pryor (Rutgers University), D. Minniti (Pontifica Universidad Catolica) și S. Phinney (Caltech).
Sursa originală: Comunicat de presă Hubble
