Шаровые скопления - это области пространства, где звезды плотно упакованы вместе - в 10 000 раз плотнее, чем наша местная звездная окрестность. Новое свидетельство космического телескопа им. Хаббла показало, что шаровые скопления рассортируются, накапливая более массивные звезды в центре и выталкивая менее массивные звезды к краям. Хаббл снимал изображения шарового скопления 47 Tucanae в течение почти 7 лет, позволяя астрономам тщательно составлять графики расположения звезд, движущихся в скоплении, а затем вычислять, насколько они были близки к центру.
Представьте себе, что вы пытаетесь понять, как работает футбольная игра, основываясь на нескольких нечетких снимках игры в игре. Астрономы сталкиваются с этой проблемой, когда дело доходит до понимания динамики роя звезд в шаровых звездных скоплениях, которые вращаются вокруг нашей Галактики Млечный Путь. Теперь космический телескоп НАСА имени Хаббла предоставил астрономам наилучшие на сегодняшний день данные наблюдений о том, что шаровые скопления сортируют звезды по их массе, управляемой гравитационным бильярдным шаром между звездами. Тяжелые звезды замедляются и опускаются в ядро скопления, в то время как более светлые звёзды набирают скорость и движутся по скоплению к его периферии. Этот процесс, называемый «массовой сегрегацией», давно подозревался в отношении шаровых звездных скоплений, но никогда прежде не наблюдался в действии.
Типичное шаровое скопление содержит несколько сотен тысяч звезд. Хотя плотность звезд на окраинах таких звездных систем очень мала, звездная плотность вблизи центра может быть более чем в 10 000 раз выше, чем в окрестностях нашего Солнца. Если бы мы жили в такой области пространства, ночное небо было бы пылающим с 10 000 звезд, которые были бы ближе к нам, чем ближайшая звезда к Солнцу, Альфа Центавра, которая находится на расстоянии 4,3 световых года (или приблизительно в 215 000 раз больше расстояния). между Землей и Солнцем). Подобно вагонам метро, заполненным пассажирами, это звездное скопление сильно увеличивает вероятность встреч между звездами, даже столкновений и слияний. Совокупным результатом многих таких встреч является теоретически ожидаемая массовая сегрегация. Но в то же время такие многолюдные условия крайне затрудняют точное определение отдельных звезд.
Астрономам пришлось дождаться крайней остроты зрения Хаббла, чтобы проследить движения многих тысяч звезд в одном шаровом скоплении. Теперь высокоточные скорости были измерены для 15 000 звезд в самом центре близлежащего шарового скопления 47 Тукана - одного из самых плотных шаровых скоплений в южном полушарии. Небольшое количество этих звезд относится к очень редкому типу, известному как «синие отставшие»: необычайно горячие и яркие звезды, которые долгое время считались продуктом столкновений между двумя нормальными звездами.
Скорости голубых звезд-звезд соответствуют прогнозам массовой сегрегации. В частности, сравнение между голубыми отставшими (которые имеют удвоенную массу средней звезды) и другими звездами показывает, что, как и ожидалось, они движутся медленнее, чем средние звезды.
Используя широкоугольную и планетарную камеру 2 и новый инструмент Advanced Camera for Surveys на Хаббле, Жорж Мейлан из Политехнической школы Лозанны (EPFL) в Соверне, Швейцария, и его коллеги сняли десять комплектов нескольких изображений центральной области (на расстоянии). около 6 световых лет от центра) 47 Tucanae. Изображения были сделаны с регулярными интервалами в течение почти семи лет. Тщательно измеряя положения до 130 000 звезд на каждом из этих «снимков», можно измерять чрезвычайно малые изменения положения с течением времени, выявляя движения звезд по небу. Точные скорости были получены для почти 15 000 звезд в этом скоплении. Из этих 15 000 23 были синими отставшими.
Это самая большая выборка скоростей, когда-либо собранная любой техникой с любым инструментом для шарового скопления в Млечном Пути. Результаты также использовались для проверки существования черной дыры в ядре кластера путем поиска ее гравитационного притяжения. Но измеренные звездные движения исключают очень массивную черную дыру.
Благодаря этим наблюдениям Хаббл достиг менее чем за десятилетие того, что потребовалось бы наземным телескопам целых сто лет из-за более плохих условий наблюдения с земли. Исследование было бы невозможно без острого видения Хаббла. С земли размывающий эффект земной атмосферы размывает изображение многочисленных звезд в многолюдном ядре скопления. Было обнаружено, что типичное угловое движение даже нормальных звезд в центре 47 Тукан составляет чуть более одной десятой миллионной градуса в год. Это означает, что угловое движение звезды за один год эквивалентно угловому размеру копейки, видимой, как если бы она была на расстоянии 4500 миль.
Чтобы в полной мере воспользоваться этими изысканными изображениями Хаббла, астрономы разработали совершенно новые методы анализа данных, которые в конечном итоге позволили измерить правильные движения (скорости), которые соответствуют изменениям в положениях звезд на уровне примерно 1/100 части пикселя (изображение -элемент) на цифровых камерах Хаббла.
Результаты были опубликованы в сентябрьской серии дополнений к Astrophysical Journal.
В состав международной команды вошли следующие ученые: Д.Е. Маклафлин (Университет Лестера), Дж. Андерсон (Университет Райса), Г. Мейлан (Политехническая школа Лозанны), К. Гебхардт (Техасский университет в Остине), К. Приор (Университет Рутгерса), Д. Миннити (Понтифика Universidad Catolica) и S. Phinney (Caltech).
Первоисточник: Пресс-релиз Хаббла
