Kulové hvězdokupy jsou oblasti vesmíru, ve kterých jsou hvězdy hustě zabaleny - 10 000krát hustší než naše místní hvězdné okolí. Nové důkazy z Hubbleova kosmického dalekohledu ukázaly, že kulové hvězdokupy se vylíhnou, hromadí více hmotných hvězd ve středu a vytlačí méně hmotné hvězdy na okraj. HST zachytil snímky globulárního seskupení 47 Tucanae po dobu téměř 7 let, což umožnilo astronomům pečlivě vykreslit polohy hvězd pohybujících se v kupě a poté vypočítat, jak blízko jsou ke středu.
Představte si, že se snažíte pochopit, jak funguje fotbalová hra na základě několika fuzzy snímků hry ve hře. Astronomové čelili této výzvě, pokud jde o pochopení dynamiky úlu hvězd v globulárních hvězdokupách, které obíhají na naší Galaxii Mléčná dráha. Hubbleův kosmický dalekohled NASA nyní poskytl astronomům nejlepší pozorovací důkaz, že kulové hvězdokupy třídí hvězdy podle jejich hmotnosti a řídí se gravitační kulečníkovou koulí mezi hvězdami. Těžší hvězdy zpomalují a klesají do jádra klastru, zatímco lehčí hvězdy nabírají rychlost a pohybují se přes klastr k jeho okraji. Tento proces, nazývaný „hromadná segregace“, byl dlouho podezřelý pro hvězdokupy hvězdokup, ale nikdy předtím nebyl přímo viděn v akci.
Typický kulovitý shluk obsahuje několik set tisíc hvězd. Ačkoli hustota hvězd je na okraji takových hvězdných systémů velmi malá, hvězdná hustota v blízkosti centra může být více než 10 000krát vyšší než v místní blízkosti našeho Slunce. Kdybychom žili v takové oblasti vesmíru, noční obloha by se rozhořela s 10 000 hvězdami, které by byly k nám blíže než nejbližší hvězda ke Slunci, Alpha Centauri, která je 4,3 světelných let daleko (nebo přibližně 215 000krát větší vzdálenost) mezi Zemí a Sluncem). Stejně jako podzemní auto přeplněné dojíždějícími, toto hvězdné shluky silně zvyšují pravděpodobnost střetnutí mezi hvězdami, dokonce i srážkami a sloučením. Kumulativní výsledek mnoha takových setkání je teoreticky očekávaná hromadná segregace. Zároveň však takové přeplněné podmínky znesnadňují přesnou identifikaci jednotlivých hvězd.
Astronomové museli čekat na extrémní ostrost Hubbleovy vize, aby mohli sledovat pohyby mnoha tisíců hvězd v jediném kulovém shluku. Nyní byly měřeny vysoce přesné rychlosti pro 15 000 hvězd v samém středu blízkého kulovitého shluku 47 Tucanae - jednoho z nejhustších kulovitých shluků na jižní polokouli. Malý počet těchto hvězd je velmi vzácného typu známého jako „modré nosítka“: neobvykle horké a jasné hvězdy, které byly dlouho považovány za produkt kolizí mezi dvěma normálními hvězdami.
Rychlosti modrých hvězd se shodují s předpovědi hromadné segregace. Zejména srovnání mezi modrými opozdilci (kteří mají dvojnásobnou hmotnost průměrné hvězdy) a jinými hvězdami ukazuje, že se podle očekávání pohybují pomaleji než průměrné hvězdy.
Georges Meylan z Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) v Sauverny ve Švýcarsku a spolupracovníci pořídili pomocí širokoúhlé a planetární kamery 2 a novějšího nástroje Advanced Camera for Surveys ve Hubbleu ve Švýcarsku ve Švýcarsku deset spolupracovníků a několik snímků asi 6 světelných let od středu) 47 Tucanae. Snímky byly pořizovány v pravidelných intervalech po dobu téměř sedmi let. Pečlivým měřením pozic až 130 000 hvězd v každé z těchto „momentek“ bylo možné měřit v průběhu času extrémně malé změny polohy a zradit pohyby hvězd po obloze. Přesné rychlosti byly získány pro téměř 15 000 hvězd v tomto shluku. Z těchto 15 000 bylo 23 modrých nosítek.
Toto je největší vzorek rychlostí, jaký kdy byla sebrána jakoukoli technikou s jakýmkoli nástrojem, pro kulovitý shluk v Mléčné dráze. Výsledky byly také použity k ověření, zda v jádru klastru existuje černá díra, a to hledáním gravitačního tahu. Naměřené hvězdné pohyby však vylučují velmi masivní černou díru.
Díky těmto pozorováním Hubble dosáhl za méně než deset let to, co by vzalo pozemní dalekohledy tak dlouho, jako téměř století, kvůli horším pozorovacím podmínkám ze země. Studie by byla nemožná bez Hubbleova ostrého vidění. Z terénu rozmazaný efekt zemské atmosféry rozmazává obraz mnoha hvězd v přeplněném jádru shluku. Typický úhlový pohyb i normálních hvězd ve středu 47 Tucanae byl zjištěn, že je něco přes deset milionů miliónů stupňů za rok. To znamená, že úhlový pohyb hvězdy za jeden rok je ekvivalentní úhlové velikosti desetníku viděné, jako by byl ve vzdálenosti 4 500 mil.
Aby plně využili těchto vynikajících Hubbleových obrazů, vyvinuli astronomové zcela nové metody analýzy dat, které nakonec poskytly měření správných pohybů (rychlostí), které odpovídaly změnám v pozicích hvězd na úrovni asi 1 / 100th pixelu (obrázek) -element) na digitálních fotoaparátech Hubble.
Výsledky byly publikovány v září Dodatek Astrophysical Journal Supplement Series.
Mezinárodní tým byl tvořen těmito vědci: D.E. McLaughlin (University of Leicester), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (University of Texas v Austinu), C. Pryor (Rutgers University), D. Minniti (Pontifica) Universidad Catolica) a S. Phinney (Caltech).
Původní zdroj: Hubble News Release
