Кульові скупчення - це регіони космосу, де зірки щільно зібрані разом - у 10000 разів щільніше, ніж наше місцеве зоряне сусідство. Нові дані з космічного телескопа Хаббла показали, що кульові скупчення розбираються самі, накопичуючи в центрі більш масивні зірки і висуваючи на малі краї менш масивні зірки. Хаббл знімав зображення кульового скупчення 47 Tucanae протягом майже 7 років, що дозволяє астрономам ретельно побудувати положення зірок, що рухаються в скупченні, а потім обчислити, наскільки вони були близькі до центру.
Уявіть, що ви намагаєтеся зрозуміти, як працює футбольна гра, грунтуючись на декількох нечітких знімках гри в грі. Астрономи зіткнулися з цим викликом, коли йдеться про розуміння динаміки вулика роя зірок у кульових скупченнях зірок, які обертаються навколо нашої Галактики Чумацького Шляху. Тепер космічний телескоп Хаббл НАСА надав астрономам найкращі спостережні докази на сьогоднішній день, що кульові скупчення сортують зірки відповідно до їх маси, керуючись гравітаційною грою в більярдну кульку між зірками. Важкі зірки сповільнюються і опускаються до ядра кластера, а легші зірки набирають швидкість і рухаються по кластеру до його периферії. Цей процес, званий "масовою сегрегацією", давно підозрюється у кульових скупченнях зірок, але ніколи раніше його безпосередньо не бачив у дії.
Типовий кульовий скупчення містить кілька сотень тисяч зірок. Хоча щільність зірок на околицях таких зоряних систем дуже мала, зоряна щільність поблизу центру може бути в 10 000 разів вищою, ніж у місцевих околицях нашого Сонця. Якби ми жили в такому регіоні космосу, нічне небо було б світилося 10 000 зірок, які були б ближче до нас, ніж найближча до Сонця зірка Альфа Центавра, що знаходиться в 4,3 світлових років (або приблизно в 215 000 разів перевищує відстань між Землею і Сонцем). Подібно до вагона метро, переповненого пасажирами, ця зоряна натовп сильно збільшує ймовірність зустрічей серед зірок, навіть зіткнень та злиттів. Сукупним результатом багатьох таких зустрічей є теоретично очікувана масова сегрегація. Але в той же час такі переповнені умови вкрай важко точно визначити окремих зірок.
Астрономам довелося чекати надзвичайної різкості бачення Хаббла, щоб простежити за рухами багатьох тисяч зірок в одному кульовому скупченні. Зараз високоточні швидкості були виміряні для 15000 зірок у самому центрі сусіднього кульового скупчення 47 Tucanae - одного з найгустіших кульових скупчень у Південній півкулі. Невелика кількість цих зірок є дуже рідкісним типом, відомим як "блакитні бродяги": незвичайно гарячі та яскраві зірки, як довго вважалося, є продуктом зіткнень двох нормальних зірок.
Швидкість зірок блакитних бродяг узгоджується з прогнозами масової сегрегації. Зокрема, порівняння між синіми бродягами (які мають вдвічі більше середньої зірки) та іншими зірками показує, що, як очікувалося, вони рухаються повільніше, ніж середні зірки.
За допомогою Широкого поля та планетарної камери 2 та новішої розширеної камери для обстежень на Хабблі, Жорж Мейлан із Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) у місті Соуверні, Швейцарія та співробітники зробили десять наборів з декількох зображень центрального регіону (на відстані відстані приблизно 6 світлових років центру) 47 туканів. Зйомки були зроблені через рівні проміжки часу протягом майже семи років. Ретельно вимірюючи позиції аж 130 000 зірок у кожному з цих "знімків", в часі можна було виміряти надзвичайно малі зміни положення, зраджуючи руху зірок по небу. Точні швидкості були отримані для майже 15 000 зірок у цьому скупченні. З них 15 000 23 - сині бродяги.
Це найбільший зразок швидкостей, коли-небудь зібраних будь-якою технікою з будь-яким інструментом, для кульового скупчення Чумацького Шляху. Результати також використовувались для перевірки наявності чорної діри в ядрі кластера, шукаючи її гравітаційне потяг. Але розмірені зоряні рухи виключають дуже масивну чорну діру.
За допомогою цих спостережень Хаббл за менше десятиліття здійснив те, що зайняло б наземні телескопи протягом майже століття через бідніші умови спостереження за землею. Дослідження було б неможливим без різкого зору Хаббла. Ефект земної атмосфери з-під землі розмиває зображення численних зірок у переповненому ядрі скупчення. Було виявлено, що типовий кутовий рух навіть звичайних зірок у центрі 47 туканів становить трохи більше десяти мільйонів градусів на рік. Це означає, що кутовий рух зірки за один рік еквівалентний кутовому розміру десятиліття, як ніби він на відстані 4500 миль.
Щоб повною мірою скористатися цими вишуканими зображеннями Хаббла, астрономи розробили абсолютно нові методи аналізу даних, які в підсумку забезпечили вимірювання правильних рухів (швидкостей), що відповідали змінам позицій зірок на рівні приблизно 1/100 пікселя (малюнок -елемент) на цифрових камерах Хаббла.
Результати були опубліковані у вересневому додатку «Астрофізичний журнал».
Міжнародну команду склали такі вчені: D.E. Маклафлін (Університет Лестера), Дж. Андерсон (Університет Райс), Г. Мейлан (Екольська політехніка федеральної де Лозани), К. Гебхардт (Техаський університет в Остіні), К. Прайор (Університет Рутгерса), Д. Мінніті (Понтіфіка Universidad Catolica) та С. Фінні (Caltech).
Оригінальне джерело: Новини Хаббла
