العناقيد الكروية هي مناطق في الفضاء حيث النجوم معبأة بكثافة - أكثر كثافة بـ 10000 مرة من حي النجوم المحلي. وقد أظهر دليل جديد من تلسكوب هابل الفضائي أن العناقيد الكروية ستقوم بفرز نفسها ، واكتناز النجوم الضخمة في المركز ، ودفع النجوم الأقل كتلة إلى الحواف. التقط هابل صورًا للكتلة الكروية 47 Tucanae لما يقرب من 7 سنوات ، مما سمح لعلماء الفلك برسم مواقع النجوم التي تتحرك في الكتلة بعناية ، ثم حساب مدى قربها من المركز.
تخيل أنك تحاول فهم كيفية عمل لعبة كرة القدم استنادًا إلى بضع لقطات غامضة من اللعبة قيد التشغيل. واجه الفلكيون هذا التحدي عندما يتعلق الأمر بفهم ديناميكيات سرب خلايا النحل في مجموعات النجوم الكروية التي تدور حول مجرتنا درب التبانة. الآن ، قدم تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا إلى الفلكيين أفضل دليل للرصد حتى الآن أن التجمعات الكروية تقوم بفرز النجوم وفقًا لكتلتها ، تحكمها لعبة كرة بلياردو ثقالية بين النجوم. النجوم الأثقل تتباطأ وتغرق في قلب الكتلة ، في حين تلتقط النجوم الأخف سرعة وتتحرك عبر الكتلة إلى محيطها. لطالما اشتبه في هذه العملية ، المسماة "الفصل الجماعي" ، في مجموعات النجوم الكروية ، ولكن لم يسبق رؤيتها من قبل بشكل مباشر في العمل.
تحتوي الكتلة الكروية النموذجية على عدة مئات الآلاف من النجوم. على الرغم من أن كثافة النجوم صغيرة جدًا في ضواحي مثل هذه الأنظمة النجمية ، إلا أن الكثافة النجمية بالقرب من المركز يمكن أن تكون أعلى بأكثر من 10000 مرة عن المنطقة المحيطة بشمسنا. إذا عشنا في مثل هذه المنطقة من الفضاء ، ستشتعل سماء الليل مع 10000 نجمة قريبة منا من أقرب نجم للشمس ، ألفا سنتوري ، التي تبعد 4.3 سنة ضوئية (أو ما يقرب من 215000 ضعف المسافة بين الأرض والشمس). مثل سيارة مترو الأنفاق المزدحمة بالركاب ، فإن هذا الازدحام النجمي يزيد بشدة من احتمال المواجهات بين النجوم ، حتى التصادمات والاندماج. النتيجة التراكمية للعديد من هذه اللقاءات هي الفصل الجماعي المتوقع نظريًا. ولكن في الوقت نفسه ، تجعل مثل هذه الظروف المزدحمة من الصعب للغاية تحديد النجوم الفردية بدقة.
كان على الفلكيين انتظار الحدة الشديدة لرؤية هابل لتتبع حركات آلاف عديدة من النجوم في كتلة كروية واحدة. الآن تم قياس سرعات عالية للغاية لـ 15000 نجمة في مركز الكتلة الكروية القريبة 47 Tucanae - واحدة من أكثر العناقيد الكروية كثافة في نصف الكرة الجنوبي. عدد صغير من هذه النجوم من نوع نادر جدًا يعرف باسم "المتشردين الأزرق": النجوم الساخنة والساطعة بشكل غير معتاد يعتقد منذ فترة طويلة أنها نتاج تصادم بين نجمين عاديين.
تتوافق سرعات النجوم الزرقاء المتطايرة مع توقعات الفصل الجماعي. على وجه الخصوص ، فإن المقارنة بين المتشردين الأزرق (الذين لديهم ضعف كتلة النجم العادي) والنجوم الأخرى تظهر ، كما هو متوقع ، أنها تتحرك ببطء أكثر من النجوم العادية.
باستخدام الكاميرا واسعة النطاق والكاميرا الكوكبية 2 والكاميرا المتقدمة الأحدث لأداة المسح على هابل ، التقط جورج ميلان من مدرسة الفنون التطبيقية Federale de Lausanne (EPFL) في Sauverny ، سويسرا والمتعاونين عشر مجموعات من صور متعددة للمنطقة الوسطى (على مسافة حوالي 6 سنوات ضوئية من المركز) من 47 Tucanae. تم التقاط الصور على فترات منتظمة على مدى سبع سنوات تقريبًا. من خلال قياس مواقع ما يصل إلى 130.000 نجم بعناية في كل واحدة من هذه "اللقطات" ، يمكن قياس التغيرات في الموضع الصغيرة للغاية بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى خيانة حركات النجوم عبر السماء. تم الحصول على سرعات دقيقة لما يقرب من 15000 نجم في هذه المجموعة. من بين هؤلاء 15000 ، كان 23 من المتطفلين الأزرق.
هذه هي أكبر عينة من السرعات التي تم جمعها على الإطلاق ، بأي تقنية بأي أداة ، لمجموعة عنقودية في درب التبانة. تم استخدام النتائج أيضًا للتحقق مما إذا كان هناك ثقب أسود في قلب الكتلة ، من خلال البحث عن جذب الجاذبية. لكن الحركات النجمية المقاسة تستبعد وجود ثقب أسود ضخم للغاية.
بهذه الملاحظات ، أنجز هابل في أقل من عقد ما كان سيأخذ التلسكوبات الأرضية ما يقرب من قرن بسبب ظروف المراقبة السيئة من الأرض. كانت الدراسة مستحيلة لولا رؤية هابل الحادة. من الأرض ، يطمس التأثير الملطخ للغلاف الجوي للأرض صورة العديد من النجوم في قلب الكتلة المكتظة. تم العثور على الحركة الزاوية النموذجية حتى النجوم العادية في مركز 47 Tucanae لتكون أكثر بقليل من عشرة ملايين جزء من الدرجة في السنة. هذا يعني أن الحركة الزاوية لنجم في عام واحد تعادل الحجم الزاوي للقرش الذي يظهر كما لو كان على بعد 4500 ميل.
للاستفادة الكاملة من صور هابل الرائعة هذه ، طور الفلكيون طرقًا جديدة تمامًا لتحليل البيانات ، والتي وفرت في النهاية قياسات للحركات المناسبة (السرعات) التي تقابل التغييرات في مواضع النجوم على مستوى حوالي 1/100 جزء من البكسل (الصورة عنصر) على كاميرات هابل الرقمية.
ونشرت النتائج في سلسلة ملاحق مجلة الفيزياء الفلكية لشهر سبتمبر.
تألف الفريق الدولي من العلماء التاليين: D.E. McLaughlin (جامعة ليستر) ، J. Anderson (جامعة رايس) ، G.Meylan (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) ، K. Gebhardt (جامعة تكساس في أوستن) ، C. Pryor (جامعة Rutgers) ، D. Minniti (Pontifica جامعة كاتوليكا) و S. Phinney (كالتيك).
المصدر الأصلي: نشرة هابل الإخبارية
