Vándorló csillagok egy gömbhalmazban - a hét asztrofotója

Egy hétéves megfigyelési sorozattal igazolták, hogy a csillagok tömegük szerint elkülönülnek egymástól a gömbhalmazokban.

A gömbhalmazok néhány százezer tagot számláló csillagcsoportosulások a galaxisokban. A csillagsűrűség a halmaz centruma felé haladva nő: belsejükben már igen sűrűn zsúfolódnak a csillagok. Minden egyes égitest külön pályán kering a halmaz közös tömegközéppontja körül, és az egymásra ható gravitációs vonzás tartja össze a rendszert.

A gömbhalmazok belső régióiban a csillagsűrűség több ezerszerese is lehet a Nap környezetében ma jellemzőnek. A zsúfolt helyzet miatt az égitestek viszonylag gyakran haladnak el egymás közelében, és az ekkor fellépő gravitációs kölcsönhatás révén enyhén megváltoztatják egymás mozgását.

A kölcsönhatások alkalmával a nagyobb tömegű csillag sebessége általában csökken, és inkább a halmaz belseje felé fog mozogni, ugyanekkor a kisebb tömegű égitest gyorsul és kifelé penderül. A jelenség eredményeként egy idő után a halmaz belsejében egyre több nagytömegű csillag halmozódik fel, méghozzá egymáshoz igen közel keringve.

Ugyanakkor a külső tartományokban a kisebb tömegű csillagok aránya növekszik, és itt ritkábban találhatók az egyes objektumok. Ezeknek nagy a mozgási energiájuk, és egy "fölfúvódott" külső tartományt alkotnak. Ebből a zónából el is szöknek egyes égitestek - a folyamatot a gömbhalmazok párolgásának nevezik. Mindezek eredményeként az idő előrehaladtával egy sűrű, összeomlott jellegű mag képződik a központban zsúfolódó nagytömegű égitestekből, míg a kisebb tömegű tagokból álló periféria fogyatkozik.

A fenti elméleti sémát most sikerült megbízhatóan igazolni. A Hubble-űrtávcső WFPC-2 és ACS kameráival Georges Meylan (EPFL) és kollégái hét éven keresztül monitorozták a 47 Tucanae gömbhalmazt. A megfigyelések során minden korábbinál pontosabban mérték a centrumtól 6 fényéves távolságig terjedő régióban lévő csillagok pozícióit. Összesen 130 ezer égitest helyzetét vizsgálták, amelyek közül 15 ezer csillag mozgását sikerült kellően nagy, tízmilliomod fok pontossággal megállapítani.

A 47 Tucanae gömbhalmaz a VLT-műszerek felvételén (balra), illetve a részletesen is tanulmányozott belső régió a HST felvételén (jobbra). A kép nagyméretű változatának letöltése (ESO, NASA, ESA)

A mérésekhez a kitűnő műszer mellett speciális technológia is kellett. Ennek segítségével a megörökített égitestek helyzetváltozását a detektoron egyetlen pixel méretének ezredrészéig lehet közelíteni. Az eredmények igazolták a jogos várakozást: a nagytömegű csillagok lassabban mozognak, mint kisebb tömegű társaik, és ezért főleg a halmaz belső vidékén tartózkodnak. A vizsgált objektumok közül 23 égitest ún. kék vándor volt. Ezek két csillag összeolvadása révén született nagytömegű és forró, de viszonylag lassú mozgású égitestek. A kutatás egyik érdekes "mellékterméke", hogy kimutatták: a halmaz centrumában nincs szuper-nagytömegű fekete lyuk.

Kereszturi Ákos