Globusne nakupine su područja svemira u kojima su zvijezde gusto zbijene - 10.000 puta gušće od našeg lokalnog zvjezdanog susjedstva. Novi dokazi iz svemirskog teleskopa Hubble pokazali su da će se kuglasti nakupini riješiti sami, prikrivajući masivnije zvijezde u središtu i gurajući manje masivne zvijezde prema rubovima. Hubble je snimio slike kuglastog klastera 47 Tucanae gotovo 7 godina, omogućujući astronomima da pažljivo nacrtaju položaje zvijezda koje se kreću u klasteru, a zatim izračunaju koliko su im blizu centra.
Zamislite da pokušavate shvatiti kako funkcionira nogometna igra zasnovana na samo nekoliko nejasnih snimaka igre u igri. Astronomi su suočeni s ovim izazovom kada je u pitanju razumijevanje dinamike košnice zvijezda u grozdenim nakupinama zvijezda koje kruže oko naše galaksije Mliječni put. Sada je NASA-in svemirski teleskop Hubble astronomima pružio najbolje promatračke dokaze do danas da globularni klasteri razvrstavaju zvijezde prema njihovoj masi, kojom upravlja gravitaciona igra bilijarne lopte između zvijezda. Teže zvijezde usporavaju i potonu u jezgru klastera, dok svjetlije zvijezde nakupljaju brzinu i prelaze se preko klastera do njegove periferije. Za ovaj proces, nazvan "masovna segregacija", dugo se sumnjalo da postoji globularna zvijezdana grozda, ali nikada prije nije bio izravno viđen u djelovanju.
Tipična kuglasta skupina sadrži nekoliko stotina tisuća zvijezda. Iako je gustoća zvijezda na rubu takvih zvjezdanih sustava vrlo mala, zvjezdana gustoća u blizini središta može biti i više od 10 000 puta veća nego u lokalnoj blizini našeg Sunca. Da smo živjeli u takvom svemirskom području, noćno nebo bilo bi blistalo s 10 000 zvijezda koje bi bile bliže nama od najbliže Sunčevoj zvijezdi, Alpha Centauri, udaljenom 4,3 svjetlosne godine (ili približno 215 000 puta većoj udaljenosti između Zemlje i Sunca). Poput automobila podzemne željeznice prepunog putnika, ova zvjezdana gužva snažno povećava vjerojatnost susreta među zvijezdama, čak i sudara i spajanja. Kumulativni rezultat mnogih takvih susreta je teoretski očekivana masovna segregacija. Ali istodobno, tako pretrpani uvjeti otežavaju precizno prepoznavanje pojedinih zvijezda.
Astronomi su morali čekati ekstremnu oštrinu Hubbleove vizije da bi pratili kretanja više tisuća zvijezda u jednom globularnom skupu. Sada su izmjerene vrlo precizne brzine za 15 000 zvijezda u samom središtu obližnjeg kuglastog klastera 47 Tucanae - jednog od najgušćih kuglastih grozdova na južnoj hemisferi. Mali je broj ovih zvijezda vrlo rijetke vrste poznate kao "plavi stranci": neobično vruće i svijetle zvijezde za koje se dugo mislilo da su produkt sudara dviju normalnih zvijezda.
Brzine plavih zvijezda straga podudaraju se s predviđanjima masovne segregacije. Konkretno, usporedba plavih odbojnika (koji imaju dvostruku masu od prosječne zvijezde) i ostalih zvijezda pokazuje da se, kako se i očekivalo, kreću sporije od prosjeka.
Koristeći široko polje i planetarnu kameru 2 i noviju naprednu instrument kamera za ankete na Hubbleu, Georges Meylan iz Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) u Sauvernyju, Švicarska, a suradnici su snimili deset skupova višestrukih slika središnje regije (unutar udaljenosti od oko 6 svjetlosnih godina središta) od 47 Tucanae. Slike su snimane u redovitim razmacima tijekom gotovo sedam godina. Pažljivim mjerenjem položaja od čak 130 000 zvijezda u svakoj od ovih "snimaka", vremenom se mogu mjeriti izuzetno male promjene položaja, izdajući kretanje zvijezda po nebu. Precizne brzine dobivene su za gotovo 15 000 zvijezda u ovom klasteru. Od tih 15.000, 23 su bili plavi stranci.
Ovo je najveći uzorak brzina ikad prikupljenih, bilo kojom tehnikom bilo kojim instrumentom, za globularni skup u Mliječnom putu. Rezultati su također korišteni za provjeru postojanja crne rupe u jezgri klastera pretraživanjem njezinog gravitacijskog povlačenja. Ali izmjereni zvjezdani pokreti isključuju vrlo masivnu crnu rupu.
Tim opažanjima Hubble je za manje od desetljeća postigao ono što bi uzelo zemaljski teleskop čak skoro stoljeće zbog loših promatranja uvjeta s tla. Studija bi bila nemoguća bez Hubbleovog oštrog vida. S tla, efekt smračivanja Zemljine atmosfere zamagljuje sliku brojnih zvijezda u prepunoj jezgri klastera. Utvrđeno je da tipično kutno kretanje čak i normalnih zvijezda u središtu 47 Tucana iznosi nešto više od deset milijuna stupnjeva godišnje. To znači da je kutno kretanje zvijezde u jednoj godini ekvivalentno kutnoj veličini jednog dima koji se vidi kao da je udaljen 4.500 milja.
Kako bi u potpunosti iskoristili ove izvrsne Hubble slike, astronomi su razvili potpuno nove metode analize podataka, koje su na kraju osigurale mjerenja pravilnih pokreta (brzina) koji su odgovarali promjenama položaja zvijezda na razini oko 1/100 piksela (slika -element) na Hubbleovim digitalnim fotoaparatima.
Rezultati su objavljeni u rujnu Astrophysical Journal Supplement Series.
Međunarodni tim sačinjavali su sljedeći znanstvenici: D.E. McLaughlin (Sveučilište u Leicesteru), J. Anderson (Sveučilište Rice), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Sveučilište u Teksasu u Austinu), C. Pryor (Sveučilište Rutgers), D. Minniti (Pontifica Universidad Catolica) i S. Phinney (Caltech).
Izvorni izvor: Hubble News Release
