El telescopio espacial Hubble de la NASA ha provisto a los astrónomos con la mejor evidencia observacional a la fecha, de que los cúmulos globulares se ordenan de acuerdo a la masa de sus estrellas gobernadas por la gravedad.
Vía HubbleSite
Las estrellas más pesadas se hunden en el corazón del cúmulo, mientras las más ligeras toman velocidad y se mueven a través del cúmulo. Este proceso, llamado "segregación de masa", se sospechaba desde hace tiempo pero nunca había sido visto en acción.
Un cúmulo globular típico contiene muchos cientos de miles de estrellas. Si bien la densidad de las estrellas es muy pequeña en las afueras de esos sistemas, la densidad estelar cerca del centro puede ser más de 10.000 veces más alta que en la vecindad local de nuestro Sol. Si viviéramos en una región del espacio así, el cielo nocturno fulguraría con 10.000 estrellas que estarían tan cercanas a nosotros como la estrella más cercana al Sol, Alpha Centauri, que está a 4.3 años luz de distancia (o aproximadamente 215.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol).
Esta multitud estelar incrementa fuertemente la probabilidad de encuentros entre estrellas, incluyendo colisiones y fusiones. El resultado acumulativo de esa cantidad de encuentros es la teóricamente esperada segregación de masa. Pero al mismo tiempo, esas condiciones de abarrotamiento convierten en extremadamente dificultoso identificar con precisión estrellas individuales.
Los astrónomos tuvieron que esperar por la extrema agudeza visual del Hubble para rastrear los movimientos de muchos miles de estrellas en un cúmulo globular. Ahora, velocidades de alta precisión fueron medidas para 15.000 estrellas en el centro del cercano cúmulo globular 47 Tucanae -uno de los más densos en el hemisferio sur. Un pequeño número de estas estrellas son de un tipo especial conocidas como "azules rezagadas" (blue stragglers): inusualmente calientes y brillantes, se piensa que serían el producto de la colisión entre dos estrellas normales.
La velocidad de las blue stragglers concuerdan con las predicciones de la segregación de masa. En particular, una comparación entre blue stragglers (que tienen el doble de masa que una estrella promedio) y otras estrellas, muestra que, como se esperaba, se mueven más lentamente que las estrelas regulares.
Utilizando la cámara 2 de Campo Amplio y Planetario, y la nueva Cámara avanzada para estudios, del Hubble, Georges Meylan de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) in Sauverny, Suiza y colaboradores, tomaron diez juegos de múltiples imágenes de la región central (con una distancia de alrededor de 6 años luz del centro) de 47 Tucanae. Las imágenes fueron tomadas a intervalos regulares durante cerca de siete años. Midiendo cuidadosamente las posiciones de las hasta 130.000 estrellas en cada uno de las tomas fotográficas, se pudo detectar hasta pequeños cambios de posición durante el tiempo. Velocidades de precisión fueron obtenidas de cerca de 15.000 estrellas en el cúmulo. De las 15.000, 23 eran blue stragglers.
Esta es la muestra de velocidades más larga jamás reunida para un cúmulo globular en la Vía Láctea. Los resultados fueron también usados para chequear la existencia de agujeros negros en el centro del cúmulo, al observar su tirón gravitacional. Pero los movimientos estelares medidos descartan un agujero negro muy masivo.
Con estas observaciones, Hubble ha consumado en menos de una década lo que a los telescopios terrestres les habría llevado cerca de un siglo por las magras condiciones que se obtienen desde el suelo. El estudio hubiera sido imposible sin la agudeza visual del Hubble. Desde el suelo, el borroso efecto de las atmósfera desenfoca la imagen de numerosas estrellas en el atiborrado corazón del cúmulo. El típico ángulo de movimiento encontrado, de las estrellas normales en el centro de 47 Tucanae, es de más de 10 millonésima de grado por año. Esto significa que el ángulo de movimiento de una estrella en un año es equivalente al tamaño angular de una moneda de diez centavos visto como si estuviera a 4.500 millas de distancia.
Para aprovechar enteramente las exquisitas imágenes del Hubble, los astrónomos desarrollaron nuevos métodos de análisis de datos, que eventualmente les proporcionaron medidas de velocidades que corresponden a cambios de posición de estrellas a un nivel de 1/100 de un pixel en las cámaras digitales del Hubble.
Los resultados fueron publicados en Astrophysical Journal Supplement Series, en Septiembre.
El equipo internacional estuvo compuesto por los siguientes científicos:
D.E. McLaughlin (University of Leicester), J. Anderson (Rice University), G. Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne), K. Gebhardt (University of Texas at Austin), C. Pryor (Rutgers University), D. Minniti (Pontifica Universidad Catolica), and S. Phinney (Caltech).
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