Kroglasti grozdi so območja vesolja, kjer so zvezde gosto zložene skupaj - 10.000 krat bolj gosto kot naša lokalna zvezdna soseska. Novi dokazi iz vesoljskega teleskopa Hubble so pokazali, da se bodo kroglične kopice razrešile same, pri čemer bodo v središču stopile bolj masivne zvezde in potiskale manj masivne zvezde do robov. Hubble je skoraj 7 let fotografiral kroglične kopice 47 Tucanae, kar je astronomom omogočalo, da skrbno oblikujejo položaje zvezd, ki se gibljejo v grozdu, in nato izračunajo, kako blizu so jim središča.
Predstavljajte si, da bi poskušali razumeti, kako deluje nogometna igra, ki temelji na le nekaj nejasnih posnetkov v igri. Astronomi so se soočili s tem izzivom, ko gre za razumevanje dinamike čebeljih rojev zvezd v krogelnih zvezdnih grozdih, ki krožijo po naši galaksiji Mlečne poti. Zdaj je Nasin vesoljski teleskop Hubble astronomom zagotovil najboljše do zdaj opazovalne dokaze, da kroglasti grozdi razvrščajo zvezde glede na njihovo maso, ki jo ureja gravitacijska igra z žogo z biljardom med zvezdami. Težje zvezde se upočasnijo in se potopijo do jedra grozda, lažje zvezde pa poberejo hitrost in se premaknejo čez gručo do njegovega oboda. Ta proces, imenovan "množična segregacija", že dolgo obstaja sum globalih zvezdnih grozdov, vendar še nikoli prej ni bil neposredno opažen v akciji.
Tipična kroglasta kopica vsebuje nekaj sto tisoč zvezd. Čeprav je gostota zvezd na obrobju takšnih zvezdnih sistemov zelo majhna, je gostota zvezd v bližini središča lahko več kot 10.000-krat večja kot v lokalni bližini našega Sonca. Če bi živeli v takšnem območju vesolja, bi nočno nebo zasijalo z 10.000 zvezdami, ki bi bile bližje nam kot najbližja Soncu zvezda, Alpha Centauri, ki je oddaljena 4,3 svetlobnih let (ali približno 215 000-krat večja oddaljenost med Zemljo in Soncem). Tako kot podzemni avtomobil, natrpan s prebivalci, tudi ta zvezdna gneča močno poveča verjetnost za srečanja med zvezdami, celo trke in združitve. Kumulativni rezultat številnih takih srečanj je teoretično pričakovana množična segregacija. Toda hkrati tako natrpani pogoji izjemno težko natančno prepoznajo posamezne zvezde.
Astronomi so morali počakati na izjemno ostrino Hubblovega vida, da bi izsledili premike več tisoč zvezd v enem krogličnem grozdu. Zdaj so izmerili zelo natančne hitrosti za 15.000 zvezd v samem središču bližnjega krogličnega grozda 47 Tucanae - enega najgostejših krogelnih grozdov na južni polobli. Majhno število teh zvezd je zelo redkega tipa, znanega kot "modri strahopeci": nenavadno vroče in svetle zvezde so dolgo mislile, da so produkt trkov med dvema običajnima zvezdama.
Hitrosti zvezd modrega strahota se ujemajo s napovedmi množične segregacije. Zlasti primerjava med modrimi plazilci (ki imajo dvakrat večjo maso od povprečne zvezde) in drugimi zvezdami kaže, da se po pričakovanju gibljejo počasneje kot povprečne zvezde.
Z uporabo širokega polja in planetarne kamere 2 ter novejšega naprednega instrumenta kamere za ankete na Hubblu, Georges Meylan iz Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) v Sauvernyju, Švica in sodelavci so posneli deset sklopov več slik osrednje regije (v daljavo) približno 6 svetlobnih let središča) 47 Tucanae. Slike so bile fotografirane v rednih presledkih skoraj sedem let. S skrbnim merjenjem položajev kar 130.000 zvezd na vsakem od teh "posnetkov" je bilo mogoče skozi čas izmeriti izjemno majhne spremembe položaja, ki so izdale gibanje zvezd po nebu. Natančne hitrosti so bile dosežene za skoraj 15.000 zvezd v tem grozdu. Od teh 15.000 je bilo 23 modrih strahopiscev.
To je največji vzorec hitrosti, zbranih s katero koli tehniko s katerim koli instrumentom, za kroglasto gručo na Mlečni poti. Rezultati so bili uporabljeni tudi za preverjanje, ali v jedru grozda obstaja črna luknja z iskanjem njene gravitacijske vleke. Toda merjeni zvezdni gibi izključujejo zelo masivno črno luknjo.
S temi opazovanji je Hubble v manj kot desetletju izvedel tisto, kar bi že skoraj stoletje snemalo zemeljske teleskope zaradi slabših opazovalnih pogojev s tal. Študija bi bila brez ostrega vida Hubble nemogoča. S tal smrtonosni učinek Zemljine atmosfere zamegli podobo številnih zvezd v natrpanem jedru grozda. Značilno je, da je značilno kotno gibanje celo običajnih zvezd v središču 47 Tucanae nekaj več kot deset milijonov milijonov stopinj na leto. To pomeni, da je kotno gibanje zvezde v enem letu enakovredno kotni velikosti jarka, ki je videti, kot da bi bil oddaljen 4.500 milj.
Da bi v celoti izkoristili te izjemne Hubble slike, so astronomi razvili povsem nove metode analize podatkov, ki so na koncu zagotovile meritve pravilnih gibanj (hitrosti), ki ustrezajo spremembam položajev zvezd na ravni približno 1/100 piksla (slika -element) na digitalnih fotoaparatih Hubble.
Rezultati so bili objavljeni v seriji septembra Astrophysical Journal Supplement Series.
Mednarodno ekipo so sestavljali naslednji znanstveniki: D.E. McLaughlin (Univerza v Leicesteru), J. Anderson (Univerza Rice), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Univerza v Teksasu v Austinu), C. Pryor (Univerza Rutgers), D. Minniti (Pontifica Universidad Catolica) in S. Phinney (Caltech).
Izvirni vir: Hubble News Release
