2013.08.09. - Két csillaggenerációt talált a Hubble a híres gömbhalmazban

A Hubble űrteleszkóp 8 évnyi adatsorát vizsgálva egy kutatócsoport két különböző korú csillagpopulációt azonosított a 47 Tucanae jelű gömbhalmazban, lehetőséget adva a Tejútrendszer korai időszakába való visszapillantásra.

A Harvey Richer (University of British Columbia) által vezetett kutatócsoport tagjai a Hubble űrtávcső legújabb megfigyeléseit hasonlították össze a teleszkóp archívumában található, nyolc évre visszanyúló adatsorral, hogy meghatározzák a 47 Tucanae gömbhalmaz csillagainak mozgását. A 120 fényév átmérőjű, több millió csillagot tartalmazó, a Földtől mintegy 16700 fényévre található csillaghalmaz Galaxisunk egyik legnagyobb ilyen jellegű képződménye, amely a déli félteke égboltján szabad szemmel is megfigyelhető.

Az elemzés lehetővé tette, hogy a kutatók kapcsolatot találjanak a csillagok kora és azoknak a gömbhalmazon belüli mozgása között. A 47 Tucanae halmazban található két populáció korának különbsége mintegy 100 millió év. Az adatok pontossága annyira jó, hogy látni lehet az egyes csillagok halmazon belüli mozgását. A vizsgálat eredményei jelentős segítséget nyújtanak annak megértéséhez, hogy hogyan jöttek létre a különböző csillagpopulációk ezekben a halmazokban.

A bal oldalon az ausztráliai Siding Spring Obszervatórium 1,2 méteres UK Schmidt teleszkópjával készült kép látható a 47 Tucanae gömbhalmazról. A fehér téglalappal jelölt rész a Hubble űrtávcső felvétele, amelyen több ezer halmaztag csillag azonosítható. A nagy, fényes csillagok az életük vége felé közeledő, eredeti méretük több százszorosára felfúvódott vörös óriások.
[NASA, ESA, DSS, H. Richer / J. Heyl (U. of British Columbia), J. Anderson / J. Kalirai (STScI)]

A gömbhalmazok a Galaxis kialakulásának időszakából fennmaradt, ősi formációk, amelyek betekintést engednek a Tejútrendszer korai időszakába. Az eredeti elképzelések szerint a gömbhalmazok csillagai közel egyszerre keletkeztek, így fémtartalmuknak (azaz a héliumnál nehezebb alkotóelemeik arányának) azonosnak kellene lennie. Átfogó spektroszkópiai vizsgálatok során viszont kimutatták, hogy sok gömbhalmazban a csillagok kémiai összetétele nem teljesen egyforma, ami arra utal, hogy a csillagaik kialakulása nem feltétlenül egyszeri esemény.

A Richer és kollégái által végzett elemzés alátámasztja a fent említett feltételezést, egyúttal rámutat a csillagok életkora és pályamozgása közötti kapcsolatra is. A kutatók összesen több mint harmincezer csillag pozícióváltozását mérték ki, hogy ezen adatok ismeretében megállapíthassák, mekkora sebességgel mozognak az egyes égitestek. A csoport a kutatás keretein belül meghatározta a vizsgált csillagok fényességét és hőmérsékletét is. Az első populáció vörösebb csillagokat tartalmaz, amelyek idősebbek és fémszegények, és véletlenszerű körpályákon keringenek. A második populáció kékebb csillagokból áll, amelyek idősebbek és fémgazdagok, a halmazon belül pedig elliptikus pályákon mozognak.

A vörösebb csillagokban a nehezebb elemek hiánya a halmaz kezdeti gázösszetételét tükrözi. Miután ezen csillagok közül a legnagyobb tömegűek befejezték csillagfejlődésüket, az őket alkotó, már nehezebb elemekkel dúsított gáz kidobódott a halmazba. Ez a gáz más gázokkal ütközve egy második, fémgazdagabb csillagnemzedéket hozott létre, amely a halmaz középpontja felé sűrűsödött. Idővel ezek a csillagok a középponttól távolabb, elliptikusabb pályákra kerültek.

Nem ez az első alkalom, hogy a Hubble mérései révén különböző csillaggenerációkat sikerül azonosítani egy gömbhalmazban: 2007-ben például három csillagnemzedéket is találtak a kutatók az NGC 2808 jelű halmazban. Azonban Richer csoportja az első, akik kapcsolatot mutattak ki a csillagok mozgása és kialakulásuk időpontja között.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• STScI-2013-25