Guľové zhluky sú oblasti vesmíru, v ktorých sú hviezdy husto zhustené - 10 000 krát hustejšie ako naše miestne hviezdne susedstvo. Nové dôkazy z Hubbleovho vesmírneho teleskopu ukázali, že guľovité zhluky sa vyriešia, nahromadia viac hmotných hviezd v strede a vytlačia menej masívne hviezdy smerom k okrajom. HST zachytil snímky guľového zhluku 47 Tucanae takmer 7 rokov, čo umožnilo astronómom starostlivo vykresliť polohu hviezd pohybujúcich sa v zhluku a potom vypočítať, ako blízko boli k stredu.
Predstavte si, že sa snažíte pochopiť, ako futbalová hra funguje na základe niekoľkých fuzzy snímok hry v hre. Astronómovia čelia tejto výzve, pokiaľ ide o pochopenie dynamiky úlu hviezd hviezd v guľových hviezdokopoch, ktoré obiehajú okolo našej Galaxie Mliečnej dráhy. Hubbleov vesmírny teleskop agentúry NASA teraz poskytol astronómom najlepšie pozorovacie dôkazy, že guľovité zhluky triedia hviezdy podľa ich hmotnosti a riadi sa gravitačnou biliardovou loptou medzi hviezdami. Ťažšie hviezdy spomaľujú a klesajú do jadra klastra, zatiaľ čo ľahšie hviezdy zvyšujú rýchlosť a pohybujú sa cez klaster na jeho okraj. Tento proces, nazývaný „hromadná segregácia“, bol dlho podozrivý pre guľové zhluky hviezd, ale nikdy predtým nebol priamo videný v akcii.
Typický guľový klaster obsahuje niekoľko stoviek tisíc hviezd. Hoci hustota hviezd je na okraji takýchto hviezdnych systémov veľmi nízka, hviezdna hustota v blízkosti centra môže byť viac ako 10 000 krát vyššia ako v miestnej blízkosti nášho Slnka. Keby sme žili v takej oblasti vesmíru, nočná obloha by bola horená s 10 000 hviezdami, ktoré by boli k nám bližšie ako najbližšia hviezda k Slnku, Alpha Centauri, ktorá je vzdialená 4,3 svetelných rokov (alebo približne 215 000-krát vzdialenosť) medzi Zemou a Slnkom). Podobne ako podzemné auto preplnené cestujúcimi, aj toto hviezdne zhlukovanie silne zvyšuje pravdepodobnosť stretnutí medzi hviezdami, dokonca aj zrážok a fúzií. Kumulatívnym výsledkom mnohých takýchto stretnutí je teoreticky očakávaná hromadná segregácia. Zároveň však také preplnené podmienky sťažujú presnú identifikáciu jednotlivých hviezd.
Astronómovia museli čakať na extrémnu ostrosť Hubbleovho videnia, aby mohli sledovať pohyby tisícov hviezd v jednom guľovom zhluku. Teraz boli namerané veľmi presné rýchlosti pre 15 000 hviezd v samom strede blízkeho guľového zhluku 47 Tucanae - jedného z najhustejších guľových zhlukov na južnej pologuli. Malý počet týchto hviezd je veľmi zriedkavého typu známeho ako „modré stragglery“: nezvyčajne horúce a jasné hviezdy dlho považované za produkt zrážok medzi dvoma normálnymi hviezdami.
Rýchlosti modrých hviezd zápasníka súhlasia s predpoveďami hromadnej segregácie. Najmä porovnanie medzi modrými rozptylovačmi (ktoré majú dvojnásobnú hmotnosť ako priemerná hviezda) a inými hviezdami ukazuje, že podľa očakávania sa pohybujú pomalšie ako priemerné hviezdy.
Georges Meylan z Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) v Sauvernom vo Švajčiarsku a spolupracovníci nasnímali desať sérií viacnásobných snímok z centrálnej oblasti (vo vzdialenosti) pomocou nástroja Wide Field and Planet 2 a novšieho nástroja Advanced Camera for Surveys na Hubble. asi 6 svetelných rokov od centra) 47 Tucanae. Snímky sa robili v pravidelných intervaloch takmer sedem rokov. Starostlivým meraním pozícií až 130 000 hviezd v každej z týchto „snímok“ bolo možné v priebehu času zmerať extrémne malé zmeny pozícií, ktoré zradili pohyby hviezd po oblohe. Presné rýchlosti boli získané pre takmer 15 000 hviezd v tomto zhluku. Z týchto 15 000 bolo 23 modrých nosičov.
Toto je najväčšia vzorka rýchlostí, akú kedykoľvek technikou s akýmkoľvek nástrojom získali pre guľový klaster v Mliečnej dráhe. Výsledky sa tiež použili na overenie, či v jadre klastra existuje čierna diera, a to hľadaním gravitačného ťahu. Namerané hviezdne pohyby však vylučujú veľmi masívnu čiernu dieru.
Na základe týchto pozorovaní Hubble dosiahol za menej ako desať rokov to, čo by si z dôvodu zlých pozorovacích podmienok zo zeme vzal pozemné teleskopy tak skoro ako storočie. Štúdia by bola nemožná bez Hubbleovho ostrého videnia. Z terénu rozmazaný efekt zemskej atmosféry rozmazáva obraz mnohých hviezd v preplnenom jadre klastra. Typický uhlový pohyb dokonca aj normálnych hviezd v centre 47 Tucanae sa zistil, že je niečo cez jednu desiatku milióntiny stupňa ročne. To znamená, že uhlový pohyb hviezdy za jeden rok je ekvivalentný uhlovej veľkosti desetníka, ktorý bol videný, akoby bol vzdialený 4 500 míľ.
Aby astronómovia mohli naplno využívať tieto vynikajúce snímky z Hubbleovho teleskopu, vyvinuli úplne nové metódy analýzy údajov, ktoré nakoniec poskytli meranie správnych pohybov (rýchlostí), ktoré zodpovedali zmenám v pozíciách hviezd na úrovni približne 1/100 pixla (obrázok) -element) digitálnych fotoaparátov Hubble.
Výsledky boli publikované v septembrovom sérii dodatkov Astrofyzikálneho časopisu.
Medzinárodný tím tvorili títo vedci: D.E. McLaughlin (University of Leicester), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (University of Texas v Austine), C. Pryor (Rutgers University), D. Minniti (Pontifica) Universidad Catolica) a S. Phinney (Caltech).
Pôvodný zdroj: Hubble News Release
