Кълбовидните клъстери са региони на космоса, където звездите са плътно опаковани заедно - 10 000 пъти по-плътни от нашия местен звезден квартал. Нови доказателства от космическия телескоп Хъбъл показват, че кълбовидните клъстери ще се подредят сами, прибирайки по-масивни звезди в центъра и изтласквайки по-малко масивните звезди до краищата. Хъбъл заснема изображения на кълбовидния клъстер 47 Tucanae за близо 7 години, което позволява на астрономите внимателно да начертаят позициите на звезди, движещи се в клъстера, и след това да изчислят колко близо са до центъра.
Представете си, че се опитвате да разберете как работи футболна игра въз основа на само няколко размити снимки на играта. Астрономите са изправени пред това предизвикателство, когато става въпрос за разбиране на динамиката на пчелния рой от звезди в кълбовидните звездни клъстери, които обикалят около нашата галактика Млечен път. Сега космическият телескоп Хъбъл на НАСА предостави на астрономите най-добрите наблюдателни доказателства до този момент, че кълбовидните клъстери сортират звезди според тяхната маса, управлявана от гравитационна игра с билярдна топка между звездите. По-тежките звезди се забавят и потъват до ядрото на клъстера, докато по-леките звезди набират скорост и се придвижват през клъстера към неговата периферия. Този процес, наречен „масова сегрегация“, отдавна се подозира за кълбовидни звездни клъстери, но никога досега не е бил пряко наблюдаван в действие.
Типичният кълбовиден клъстер съдържа няколкостотин хиляди звезди. Въпреки че плътността на звездите е много малка в покрайнините на такива звездни системи, звездната плътност в близост до центъра може да бъде повече от 10 000 пъти по-висока, отколкото в местната близост до нашето Слънце. Ако живеехме в такъв район на космоса, нощното небе щеше да пламне с 10 000 звезди, които биха били по-близо до нас от най-близката звезда до Слънцето, Алфа Кентавър, която е на 4,3 светлинни години (или приблизително 215 000 пъти разстоянието между Земята и Слънцето). Подобно на вагона на метрото, претъпкан от пътуващите с автобуси, това звездно струпване силно увеличава вероятността от срещи сред звезди, дори сблъсъци и сливания. Кумулативният резултат от много такива срещи е теоретично очакваната масова сегрегация. Но в същото време такива претъпкани условия правят изключително трудно точното идентифициране на отделните звезди.
Астрономите трябваше да чакат крайната острота на зрението на Хъбъл, за да проследят движенията на много хиляди звезди в един кълбовиден клъстер. Сега са измерени високо точни скорости за 15 000 звезди в самия център на близкия кълбовиден куп 47 Tucanae - един от най-гъстите кълбовидни клъстери в Южното полукълбо. Малък брой от тези звезди са от много рядък тип, известен като „сини страглъри“: необичайно горещи и ярки звезди, за които отдавна се смята, че са продукт на сблъсъци между две нормални звезди.
Скоростите на звездите на синия страглер са съгласни с прогнозите за масово сегрегация. По-специално, сравнението между сините страглъри (които имат два пъти повече от средната звезда) и други звезди показва, че, както се очаква, те се движат по-бавно от средните звезди.
Използвайки широка полева и планетарна камера 2 и по-новия уред за напреднали камери за проучвания на Хъбъл, Жорж Мейлан от Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) в Sauverny, Швейцария и сътрудници направиха десет набора от множество изображения от централния регион (в рамките на разстояние от около 6 светлинни години от центъра) на 47 Tucanae. Снимките са правени на равни интервали през почти седем години. Чрез внимателно измерване на позициите на най-много 130 000 звезди във всяка една от тези „снимки“, могат да бъдат измерени с времето изключително малки промени в позицията, предавайки движенията на звездите по небето. Точни скорости бяха получени за близо 15 000 звезди в този клъстер. От тях 15 000, 23 бяха сини гадини.
Това е най-голямата извадка от скорости, събрани някога, с всякаква техника с който и да е инструмент, за кълбовиден клъстер по Млечния път. Резултатите бяха използвани и за проверка дали в ядрото на клъстера съществува черна дупка, като се търси нейното гравитационно дърпане. Но измерените звездни движения изключват много масивна черна дупка.
С тези наблюдения Хъбъл постигна за по-малко от десетилетие това, което би взело наземните телескопи още близо век заради по-лошите условия за наблюдение от земята. Изследването би било невъзможно без острото зрение на Хъбъл. От земята размазващият ефект на земната атмосфера замъглява образа на многобройните звезди в препълненото клъстерно ядро. Установено е, че типичното ъглово движение дори на нормалните звезди в центъра на 47 Tucanae е малко над една десет милионна степен от година. Това означава, че ъгловото движение на звезда за една година е еквивалентно на ъгловия размер на една стотинка, гледана сякаш е на 4500 мили.
За да се възползват максимално от тези изящни изображения на Хъбъл, астрономите разработиха изцяло нови методи за анализ на данни, които в крайна сметка предоставиха измервания на правилни движения (скорости), които съответстват на промените в позициите на звездите на ниво около 1/100-та от пиксел (снимка -елемент) на цифровите камери на Хъбъл.
Резултатите бяха публикувани в Септемврийската серия „Астрофизични списания“.
Международният екип беше съставен от следните учени: D.E. McLaughlin (University of Leicester), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Тексаски университет в Остин), C. Pryor (University of Rutgers), D. Minniti (Pontifica Universidad Catolica) и S. Phinney (Caltech).
Оригинален източник: Hubble News Release
