Globular klusterit ovat avaruusalueita, joilla tähdet on tiivisti pakattu yhteen - 10 000 kertaa tiheämpi kuin paikallinen tähtialueemme. Uudet todisteet Hubble-avaruusteleskoopista ovat osoittaneet, että ympyräklusterit selvittävät itsensä, pitävät keskellä enemmän massiivisia tähtiä ja työntävät vähemmän massiiviset tähdet reunoille. Hubblen ottamia kuvia globaalista klusterista 47 Tucanae lähes seitsemän vuoden ajan, jolloin tähtitieteilijät voivat piirtää huolellisesti klusterissa liikkuvien tähtien sijainnin ja laskea sitten kuinka lähellä ne olivat keskustaan.
Kuvittele yrittävän ymmärtää, kuinka jalkapallopeli toimii vain muutaman sumean tilannekuvan perusteella pelatusta pelistä. Tähtitieteilijät ovat joutuneet kohtaamaan tämän haasteen, kun on kyse ymmärtääksesi Linnunradan galaksin ympäri kiertävissä tähtien mehiläispesäparvien dynamiikkaa. NASA: n Hubble-avaruusteleskooppi on toimittanut tähtitieteilijöille tähän mennessä parhaan havainnollisen näytön siitä, että pyöreät klusterit lajittelevat tähdet niiden massan mukaan, ja niitä hallitsee tähtien välinen painovoimainen biljardipallopeli. Raskaammat tähdet hidastuvat ja uppoutuvat klusterin ytimeen, kun taas vaaleammat tähdet ottavat nopeuden ja siirtyvät klusterin poikki sen reuna-alueelle. Tätä prosessia, jota kutsutaan ”joukkoerotteluksi”, on jo pitkään epäilty globaalien tähtiklustereiden yhteydessä, mutta sitä ei ole koskaan ennen nähty suoraan toiminnassa.
Tyypillinen pallomainen klusteri sisältää useita satoja tuhansia tähtiä. Vaikka tähtien tiheys on hyvin pieni tällaisten tähtijärjestelmien laitamilla, tähtien tiheys keskustan lähellä voi olla yli 10 000 kertaa suurempi kuin aurinkomme lähiympäristössä. Jos eläisimme sellaisella avaruusalueella, yötaivaalla olisi valhe 10 000 tähdellä, jotka olisivat meille lähempänä kuin lähin tähti aurinkoon, Alpha Centauri, joka on 4,3 valovuoden päässä (tai noin 215 000 kertaa etäisyys) maan ja auringon välillä). Kuten metroauto, joka on täynnä työmatkalaisia, tämä tähtien surkeutuminen lisää voimakkaasti tähtiä kohtaamisten, jopa törmäysten ja fuusioiden todennäköisyyttä. Monien sellaisten kohtaamisten kumulatiivinen tulos on teoreettisesti odotettu massaerottelu. Mutta samaan aikaan tällaiset ruuhkaiset olosuhteet tekevät yksittäisten tähtiä oikein tunnistamaan erittäin vaikeaksi.
Tähtitieteilijöiden täytyi odottaa Hubblen näkemyksen äärimmäistä terävyyttä jäljittääkseen tuhansien tähtiä liikkeet yhdessä globaalissa klusterissa. Nyt erittäin tarkkoja nopeuksia on mitattu 15 000: lle tähdelle lähellä olevan globaalin klusterin 47 Tucanaen keskellä - yhtenä eteläisen pallonpuoliskon tiiviimmistä globaaleista klustereista. Pieni joukko näitä tähtiä on hyvin harvinaista tyyppiä, jota kutsutaan nimellä ”siniset sirkkalit”: epätavallisen kuumien ja kirkkaiden tähtien, joiden on pitkään ajateltu olevan kahden normaalin tähden välisten törmäysten tulos.
Sinisten straggler-tähtien nopeudet ovat yhtäpitäviä massan segregaation ennusteiden kanssa. Erityisesti sinisten sirkkujen (joilla on kaksinkertainen keskimääräisen tähden massa) ja muiden tähtien vertailu osoittaa, että odotetusti ne liikkuvat hitaammin kuin keskimääräiset tähdet.
Laajakenttä- ja planeettakamera 2: n ja uudemman Hubblessa käytettävän Advanced Camera for Surveys -laitteen avulla Georges Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) Sauvernystä, Sveitsi ja yhteistyökumppanit ottivat kymmenen sarjaa useita kuvia keskusalueelta (etäisyyden päässä) noin 6 valovuotta keskustasta) 47 Tucanaesta. Kuvia otettiin säännöllisin väliajoin lähes seitsemän vuoden ajan. Mittaamalla huolellisesti jopa 130 000 tähden sijainti kussakin näistä ”valokuvista”, erittäin pienet sijaintimuutokset voitiin mitata ajan myötä, pettäen tähtiä liikkeellä taivaalla. Tarkat nopeudet saatiin melkein 15 000 tähtiä tässä klusterissa. Näistä 15 000: sta 23 oli sinisiä katkelijoita.
Tämä on suurin näyte nopeuksista, jotka on koskaan kerätty millä tahansa tekniikalla millä tahansa instrumentilla, Linnunradan pallomaiseen klusteriin. Tuloksia käytettiin myös tarkistamaan mustan aukon klusterin ytimessä etsimällä sen painovoimaa. Mutta mitatut tähtien liikkeet sulkevat pois hyvin massiivisen mustan aukon.
Näillä havainnoilla Hubble saavutti vähemmän kuin kymmenessä vuodessa sen, mikä olisi vaatinut maapallolla sijaitsevia kaukoputkia niin kauan kuin melkein vuosisadan huonoimpien tarkkailuolosuhteiden takia maasta. Tutkimus olisi ollut mahdoton ilman Hubblen terävää visioa. Maapallon ilmakehän rasvavaikutus hämärtää maanpinnan joukon tähtien joukossa olevan joukon tähtiä. Jopa normaalien tähtien tyypillisen kulmaliikkeen 47 Tucanaen keskustassa havaittiin olevan hieman yli kymmenen miljoonasosa astetta vuodessa. Tämä tarkoittaa, että tähden kulmaliike vuodessa on yhtä suuri kuin sentin kulmakoko, joka nähdään kuin se olisi 4500 mailin päässä.
Hyödyntääksesi näitä hienoja Hubble-kuvia täysimääräisesti, tähtitieteilijät kehittivät täysin uudet datanalyysimenetelmät, jotka lopulta tuottivat oikeiden liikkeiden (nopeuksien) mittaukset, jotka vastasivat tähtien sijainnin muutoksia tasolla noin 1/100 pikselin (kuva) -elementti) Hubblen digitaalikameroissa.
Tulokset julkaistiin syyskuun Astrophysical Journal Supplement -sarjassa.
Kansainvälinen ryhmä koostui seuraavista tutkijoista: D.E. McLaughlin (Leicesterin yliopisto), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Teksasin yliopisto Austinissa), C. Pryor (Rutgersin yliopisto), D. Minniti (Pontifica) Universidad Catolica) ja S. Phinney (Caltech).
Alkuperäinen lähde: Hubble-lehdistötiedote
