Gli ammassi globulari sono regioni dello spazio in cui le stelle sono densamente ammassate insieme - 10.000 volte più dense del nostro quartiere stellare locale. Nuove prove del telescopio spaziale Hubble hanno dimostrato che i cluster globulari si sistemeranno da soli, accumulando stelle più massicce al centro e spingendo le stelle meno massicce verso i bordi. Hubble ha catturato immagini dell'ammasso globulare 47 Tucanae per quasi 7 anni, consentendo agli astronomi di tracciare con attenzione le posizioni delle stelle che si muovono nell'ammasso, e quindi calcolare quanto fossero vicine al centro.
Immagina di provare a capire come funziona una partita di calcio basata solo su alcune immagini sfocate del gioco in gioco. Gli astronomi hanno affrontato questa sfida quando si tratta di comprendere la dinamica dello sciame di alveari di stelle negli ammassi stellari globulari che orbitano attorno alla nostra Galassia della Via Lattea. Ora, il telescopio spaziale Hubble della NASA ha fornito agli astronomi le migliori prove osservative fino ad oggi che i cluster globulari ordinano le stelle in base alla loro massa, governata da un gioco gravitazionale di biliardo tra le stelle. Le stelle più pesanti rallentano e affondano nel nucleo del cluster, mentre le stelle più leggere aumentano la velocità e si spostano attraverso il cluster alla sua periferia. Questo processo, chiamato "segregazione di massa", è stato a lungo sospettato per ammassi stellari globulari, ma non è mai stato visto direttamente in azione.
Un tipico ammasso globulare contiene diverse centinaia di migliaia di stelle. Sebbene la densità delle stelle sia molto piccola alla periferia di tali sistemi stellari, la densità stellare vicino al centro può essere più di 10.000 volte superiore rispetto alla vicinanza locale del nostro Sole. Se vivessimo in una tale regione di spazio, il cielo notturno sarebbe in fiamme con 10.000 stelle che sarebbero più vicine a noi della stella più vicina al Sole, Alpha Centauri, che è di 4,3 anni luce di distanza (o circa 215.000 volte la distanza tra Terra e Sole). Come un'auto della metropolitana affollata di pendolari, questo affollamento stellare aumenta fortemente la probabilità di incontri tra stelle, anche collisioni e fusioni. Il risultato cumulativo di molti di questi incontri è la segregazione di massa teoricamente prevista. Ma allo stesso tempo condizioni così affollate rendono estremamente difficile identificare accuratamente le singole stelle.
Gli astronomi hanno dovuto attendere l'estrema nitidezza della visione di Hubble per tracciare i movimenti di molte migliaia di stelle in un singolo ammasso globulare. Ora sono state misurate velocità estremamente precise per 15.000 stelle nel centro del vicino ammasso globulare 47 Tucanae - uno dei più densi ammassi globulari nell'emisfero meridionale. Un piccolo numero di queste stelle è di un tipo molto raro noto come "sfarfallio blu": stelle insolitamente calde e luminose a lungo ritenute il prodotto di collisioni tra due stelle normali.
Le velocità delle stelle blu sfalsate concordano con le previsioni della segregazione di massa. In particolare, un confronto tra le strisce blu (che hanno il doppio della massa della stella media) e altre stelle mostra che, come previsto, si muovono più lentamente delle stelle medie.
Utilizzando Wide Field e Planetary Camera 2 e il più recente strumento Advanced Camera for Surveys su Hubble, Georges Meylan di Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) a Sauverny, Svizzera, e collaboratori hanno realizzato dieci serie di immagini multiple della regione centrale (a distanza di circa 6 anni luce del centro) di 47 Tucanae. Le immagini sono state scattate a intervalli regolari per quasi sette anni. Misurando attentamente le posizioni di ben 130.000 stelle in ognuna di queste "istantanee", nel tempo si potevano misurare cambiamenti di posizione estremamente piccoli, tradendo i movimenti delle stelle nel cielo. In questo cluster sono state ottenute velocità precise per quasi 15.000 stelle. Di questi 15.000, 23 erano blu sbandati.
Questo è il più grande campione di velocità mai raccolto, con qualsiasi tecnica con qualsiasi strumento, per un ammasso globulare nella Via Lattea. I risultati sono stati anche usati per verificare se esiste un buco nero nel nucleo del cluster, cercando la sua attrazione gravitazionale. Ma i movimenti stellari misurati escludono un buco nero molto massiccio.
Con queste osservazioni, Hubble ha realizzato in meno di un decennio ciò che avrebbe portato i telescopi terrestri per quasi un secolo a causa delle condizioni di osservazione più scarse da terra. Lo studio sarebbe stato impossibile senza la visione acuta di Hubble. Da terra, l'effetto di sbavatura dell'atmosfera terrestre confonde l'immagine delle numerose stelle nell'affollato nucleo di ammasso. Il tipico movimento angolare anche delle stelle normali nel centro di 47 Tucanae è risultato essere di poco più di un decimilionesimo di grado all'anno. Ciò significa che il movimento angolare di una stella in un anno equivale alla dimensione angolare di un centesimo visto come se fosse a 4.500 miglia di distanza.
Per sfruttare appieno queste squisite immagini di Hubble, gli astronomi hanno sviluppato metodi di analisi dei dati completamente nuovi, che alla fine hanno fornito misurazioni dei movimenti propri (velocità) che corrispondevano ai cambiamenti nelle posizioni delle stelle al livello di circa 1/100 di pixel (immagine -elemento) sulle fotocamere digitali di Hubble.
I risultati sono stati pubblicati nella serie di supplementi della rivista astrofisica di settembre.
Il team internazionale era composto dai seguenti scienziati: D.E. McLaughlin (Università di Leicester), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Università del Texas ad Austin), C. Pryor (Rutgers University), D. Minniti (Pontifica Universidad Catolica) e S. Phinney (Caltech).
Fonte originale: Hubble News Release
