A földgömbös klaszterek a világűr olyan régiói, ahol a csillagok sűrűen vannak csomagolva - 10 000-szer sűrűbb, mint a helyi csillagszomszédságunkban. A Hubble űrteleszkóp új bizonyítékai azt mutatták, hogy a gömb alakú klaszterek önmagukban rendeződnek, masszív csillagokat tárolnak a középpontban, és a kevésbé masszív csillagokat kiszorítják az élek felé. A Hubble 47 globális klaszterből álló Tucanae képeket közel 7 éven át rögzítették, lehetővé téve a csillagászoknak, hogy körültekintően ábrázolják a klaszterben mozgó csillagok helyzetét, majd kiszámítsák, milyen közel álltak a központhoz.
Képzelje el, hogy megpróbálja megérteni, hogy egy futball játék hogyan működik, a játék néhány homályos pillanatképe alapján. A csillagászok szembesültek ezzel a kihívással, amikor a Tejút-galaxisunkat keringő gömbös csillagcsoportokban a csillagok méhkas-rajjának dinamikáját kell megérteni. A NASA Hubble Űrtávcsője a csillagászoknak eddig a legjobb megfigyelési bizonyítékot szolgáltatta arra, hogy a gömb alakú klaszterek tömegük szerint osztályozzák a csillagokat, amelyeket csillagok közötti gravitációs biliárdgömb irányít. A nehezebb csillagok lelassulnak és a klaszter magjához süllyednek, míg a világosabb csillagok felgyorsítják a sebességet és áthaladnak a klaszter perifériáján. Ez a „tömeges szegregáció” elnevezésű folyamat már régóta gyanúja merült fel a gömbös csillagcsoportok esetében, de soha nem látott közvetlenül a fellépésben.
Egy tipikus gömbös klaszter több százezer csillagot tartalmaz. Noha a csillagok sűrűsége nagyon kicsi az ilyen csillagrendszerek szélén, a központ közelében lévő csillag-sűrűség több mint 10 000-szer nagyobb lehet, mint a Napunk közvetlen közelében. Ha egy ilyen térrészben élnénk, akkor az éjszakai égbolt 10 000 csillaggal kivillanna, amelyek közelebb állnak hozzánk, mint a Naphoz legközelebbi csillag, az Alfa Centauri, amely 4,3 fényév távolságra van (vagy kb. 215 000-szerese a távolságnak) a Föld és a Nap között). Mint egy ingázókkal zsúfolt metróautó, ez a csillagszorítás erőteljesen növeli a csillagok közötti találkozók, akár ütközések és összefonódások valószínűségét. Sok ilyen találkozás halmozott eredménye az elméletileg várható tömegszegregáció. Ugyanakkor az ilyen zsúfolt körülmények megnehezítik az egyes csillagok pontos azonosítását.
A csillagászoknak meg kellett várniuk a Hubble látásának rendkívüli élességét, hogy egy gömb alakú fürtben sok ezer csillag mozgását nyomon követhessék. Most már nagyon pontos sebességet mértek 15 000 csillagra a közeli gömbös klaszter 47 Tucanae központjában - ez a déli félteké egyik sűrűbb gömbös klasztere. Ezeknek a csillagoknak kis része nagyon ritka típusú, „kék stragglers” néven ismert: szokatlanul forró és fényes csillagok, amelyekről azt gondolják, hogy hosszú normál csillagok ütközésének eredményei.
A kék straggler csillagok sebessége megegyezik a tömeges szegregáció előrejelzéseivel. Különösen a kék stragglers (amelyeknek az átlagos csillag tömegének kétszerese van) és más csillagok összehasonlítása azt mutatja, hogy a várakozások szerint lassabban mozognak, mint az átlagos csillagok.
Georges Meylan (a széles látószögű és a bolygóközi kamera 2, valamint a Hubble fejlett felmérésekhez használt eszköz) segítségével a svájci Sauverny-i Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) és az együttműködők tíz sorozatú képet készített a központi régióról (egy távolságon belül) körülbelül 6 fényév központja) 47 Tucanae-ból. A képeket rendszeres időközönként, közel hét év alatt készítették. Ha mindegyik „pillanatképben” mindegyik 130 000 csillag helyzetét gondosan megmérjük, rendkívül kicsi a helyzetváltozás az idő múlásával, és elárulja a csillagok égbolton történő mozgását. A klaszterben közel 15 000 csillagra pontos sebességet kaptunk. Ebből a 15 000-ből 23 kék színű volt.
Ez a legnagyobb sebességminta, amelyet bármikor, bármilyen műszerrel, bármilyen műszerrel összegyűjtöttek egy Tejút gömbös klaszteréhez. Az eredményeket arra is felhasználták, hogy megvizsgálják, létezik-e fekete lyuk a klaszter magjában, megkeresve annak gravitációs vonzását. De a mért csillagmozgások kizárják a nagyon hatalmas fekete lyukat.
Ezekkel a megfigyelésekkel a Hubble kevesebb, mint egy évtized alatt elérte a földszintű távcsöveket, amíg a földtől való rosszabb megfigyelési körülmények miatt közel egy évszázadot el kellett volna venni. A tanulmány lehetetlen lett volna Hubble éles látása nélkül. A talajról a Föld légkörének elkenő hatása elmossa a sok csillag képét a zsúfolt klasztermagban. Még a normál csillagok tipikus szögmozgása 47 Tucanae központjában is évente valamivel több mint tízmilliárd fok volt. Ez azt jelenti, hogy egy csillag szögmozgása egy év alatt megegyezik egy centiméter szögméretével, amelyet úgy látnak, mintha 4500 mérföld távolságra lenne.
A tökéletes Hubble-képek teljes kihasználása érdekében a csillagászok teljesen új adatelemzési módszereket fejlesztettek ki, amelyek végül a megfelelő mozgások (sebességek) mérését végezték, amelyek megfeleltek a csillagok helyzetének változásainak egy pixel kb. 1/100-as szintjén (kép -elem) a Hubble digitális fényképezőgépein.
Az eredményeket a szeptemberi asztrofizikai folyóiratkiegészítő sorozatban tették közzé.
A nemzetközi csapat a következő tudósokból állt: D.E. McLaughlin (Leicesteri Egyetem), J. Anderson (Rice Egyetem), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Texasi Egyetem az Austinban), C. Pryor (Rutgers Egyetem), D. Minniti (Pontifica) Universidad Catolica) és S. Phinney (Caltech).
Eredeti forrás: Hubble sajtóközlemény
