Aglomerados globulares são regiões do espaço em que as estrelas são densamente agrupadas - 10.000 vezes mais densas que o nosso bairro estelar local. Novas evidências do Telescópio Espacial Hubble mostraram que os aglomerados globulares se organizarão, acumulando estrelas mais massivas no centro e empurrando as estrelas menos massivas para as bordas. O Hubble capturou imagens do aglomerado globular 47 Tucanae por quase 7 anos, permitindo aos astrônomos traçar cuidadosamente as posições das estrelas que se movem no aglomerado e depois calcular o quão próximas estavam do centro.
Imagine tentar entender como um jogo de futebol funciona com base em apenas alguns instantâneos confusos do jogo em jogo. Os astrônomos enfrentaram esse desafio quando se trata de entender a dinâmica do enxame de estrelas da colméia nos aglomerados globulares de estrelas que orbitam nossa galáxia da Via Láctea. Agora, o Telescópio Espacial Hubble da NASA forneceu aos astrônomos as melhores evidências observacionais até o momento de que os aglomerados globulares classificam as estrelas de acordo com sua massa, governadas por um jogo gravitacional de bolas de bilhar entre estrelas. Estrelas mais pesadas diminuem a velocidade e afundam no núcleo do cluster, enquanto estrelas mais leves ganham velocidade e se movem pelo cluster para sua periferia. Esse processo, chamado “segregação em massa”, há muito é suspeito de aglomerados de estrelas globulares, mas nunca antes foi visto diretamente em ação.
Um aglomerado globular típico contém várias centenas de milhares de estrelas. Embora a densidade de estrelas seja muito pequena nos arredores de tais sistemas estelares, a densidade estelar próxima ao centro pode ser 10.000 vezes maior que a vizinhança local de nosso Sol. Se morássemos em uma região do espaço, o céu noturno estaria em chamas com 10.000 estrelas mais próximas de nós do que a estrela mais próxima do Sol, Alpha Centauri, a 4,3 anos-luz de distância (ou aproximadamente 215.000 vezes a distância entre a Terra e o Sol). Como um vagão de metrô lotado de passageiros, esse aglomerado estelar aumenta fortemente a probabilidade de encontros entre estrelas, até colisões e fusões. O resultado cumulativo de muitos desses encontros é a segregação em massa teoricamente esperada. Mas, ao mesmo tempo, essas condições lotadas tornam extremamente difícil identificar com precisão estrelas individuais.
Os astrônomos tiveram que esperar pela extrema nitidez da visão do Hubble para rastrear os movimentos de muitos milhares de estrelas em um único aglomerado globular. Agora, velocidades altamente precisas foram medidas para 15.000 estrelas no centro do aglomerado globular 47 Tucanae - um dos aglomerados globulares mais densos do hemisfério sul. Um pequeno número dessas estrelas é de um tipo muito raro, conhecido como "retardatários azuis": estrelas excepcionalmente quentes e brilhantes há muito pensadas como o produto de colisões entre duas estrelas normais.
As velocidades das estrelas retardadoras azuis concordam com as previsões de segregação em massa. Em particular, uma comparação entre retardatários azuis (que têm o dobro da massa da estrela média) e outras estrelas mostra que, como esperado, eles se movem mais lentamente que as estrelas médias.
Usando o Wide Field e a Planetary Camera 2 e o mais novo instrumento Advanced Camera for Surveys no Hubble, Georges Meylan, da Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) em Sauverny, Suíça, e colaboradores tiraram dez conjuntos de várias imagens da região central (a uma certa distância de cerca de 6 anos-luz do centro) de 47 Tucanae. As imagens foram tiradas em intervalos regulares ao longo de quase sete anos. Medindo cuidadosamente as posições de até 130.000 estrelas em cada um desses "instantâneos", mudanças de posição extremamente pequenas podem ser medidas ao longo do tempo, traindo os movimentos das estrelas no céu. Velocidades precisas foram obtidas para quase 15.000 estrelas neste cluster. Desses 15.000, 23 eram retardatários azuis.
Esta é a maior amostra de velocidades já reunida, por qualquer técnica e instrumento, para um aglomerado globular na Via Láctea. Os resultados também foram usados para verificar se existe um buraco negro no núcleo do cluster, procurando sua força gravitacional. Mas os movimentos estelares medidos descartam um buraco negro muito grande.
Com essas observações, o Hubble realizou em menos de uma década o que levaria telescópios terrestres até quase um século por causa das condições de observação mais ruins do solo. O estudo teria sido impossível sem a visão nítida de Hubble. Do solo, o efeito de mancha da atmosfera da Terra desfoca a imagem das numerosas estrelas no núcleo aglomerado de aglomerados. Verificou-se que o movimento angular típico, mesmo das estrelas normais no centro de 47 Tucanae, é de pouco mais de um milionésimo de grau por ano. Isso significa que o movimento angular de uma estrela em um ano equivale ao tamanho angular de uma moeda de dez centavos vista como se estivesse a 4.500 milhas de distância.
Para tirar o máximo proveito dessas excelentes imagens do Hubble, os astrônomos desenvolveram métodos de análise de dados inteiramente novos, que eventualmente forneceram medições de movimentos (velocidades) adequados que correspondiam a mudanças nas posições das estrelas no nível de 1/100 de pixel (imagem elemento) nas câmeras digitais do Hubble.
Os resultados foram publicados na série de suplementos do Astrophysical Journal de setembro.
A equipe internacional foi composta pelos seguintes cientistas: D.E. McLaughlin (Universidade de Leicester), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (Universidade do Texas em Austin), C. Pryor (Universidade de Rutgers), D. Minniti (Pontifica Universidade Católica) e S. Phinney (Caltech).
Fonte original: Hubble News Release
