News originale in inglese: 2006-33 - Immagini e filmati

  

HST dimostra la segregazione di massa negli ammassi globulari

Immagina che tu stia cercando di capire le regole del gioco del calcio basandoti solo su poche fotografie confuse del gioco in atto. Gli astronomi devono affrontare questa sfida quando si tratta di capire le dinamiche degli ammassi globulari: sciami affollatissimi di stelle che ruotano attorno alla nostra galassia.

Ora il telescopio spaziale Hubble ha fornito agli astronomi la prova migliore, mai osservata fino ad oggi, che gli ammassi globulari segregano le stelle a seconda della loro massa. Le stelle più pesanti rallentano e cadono nel centro dell’ammasso, mentre le stelle più leggere accelerano e si spostano attraverso l’ammasso verso la periferia. Da molto tempo si era ipotizzata l’esistenza di questo processo, detto di "segregazione di massa", negli ammassi globulari, ma non lo si era mai visto avvenire in diretta.

Un ammasso globulare tipico contiene parecchie centinaia di migliaia di stelle. Sebbene la densità delle stelle sia molto leggera in periferia di un tale sistema stellare, la densità delle stelle vicino al centro può essere anche 10.000 volte maggiore che in prossimità del nostro Sole. Se noi vivessimo in quella regione dello spazio, il cielo notturno arderebbe per le 10.000 stelle che sarebbero più vicine a noi della stella più vicina al sole, Alpha Centauri, che è lontana 4,3 anni luce (o approssimativamente 272.000 volte la distanza tra la Terra ed il Sole). Come una carrozza del metrò affollata di pendolari, questa folla stellare aumenta fortemente la possibilità di incontri tra le stelle, anche collisioni e fusioni. La somma dei risultati di questi incontri è a segregazione di massa che ci si aspettava in teoria. Ma allo stesso tempo le condizioni di superaffollamento rendono estremamente difficile identificare le singole stelle in maniera accurata.

Gli astronomi hanno dovuto attendere l’estrema accuratezza della vista di Hubble per seguire i movimenti di molte migliaia di stelle in un singolo ammasso gobulare. Ora sono state misurate in maniera accurata le velocità di 15.000 stelle, proprio nel centro del vicino ammasso stellare 47 Tucanae – uno degli ammassi globulari più densi dell’emisfero australe. Un piccolo numero di queste stelle sono del tipo, molto raro, detto "blue stragglers": stelle normalmente caldissime e brillanti che per lungo tempo si è pensato fossero il prodotto diella collisione tra due stelle normali.

Le velocità delle stelle "blue straggler" si accordano con le previsioni della segregazione di massa. In particolare se si paragonano le blue straggler (che hanno circa il doppio della massa di una stella media) alle altre stelle, si vede che si muovono più adagio della media delle stelle, proprio come atteso.

Georges Meylan della Ecole Polytechnique Federale di Lausanne (EPFL) a Sauverny, Svizzera, insieme ai collaboratori ha scattato dieci serie di immagini multiple della regione centrale (entro una distanza di 6 anni luce dal centro) di 47 Tucanae, usando il Wide Field e la Planetary Camera 2 e lo strumento più nuovo, la Advanced Camera for Surveys di Hubble. Le immagini sono state scattate ad intervalli regolari in un periodo di circa sette anni. Misurando con attenzione le posizioni di almeno 130.000 stelle in ciascuna di queste istantanee, si sono potute misurare delle variazioni di posizione estremamente piccole. Si è calcolata con esattezza la velocità di quasi 15.000 stelle di quell’ammasso. Di queste 15.000, 23 erano blue straggler.

Questo è il più grande campione di velocità mai raccolto, con qualunque tecnica e con qualunque strumento, in un ammasso stellare della Via Lattea. I risultati sono stati usati anche per controllare se esistesse un buco nero nel centro dell’ammasso, ma le misure dei movimenti stellari escludono un buco nero massiccio.

Grazie a queste osservazioni, in meno di una decade Hubble ha portato a termine un compito che avrebbe richiesto più di cento anni con i telescopi terrestri, a causa delle cattive condizioni per l’osservazione dalla Terra.
Lo studio sarebbe stato impossibile senza la vista acuta di Hubble. Dalla Terra, l’effetto di disturbo della atmosfera terrestre confonde l’immagine delle numerose stelle nel centro dell’affollato ammasso. Si è visto che il movimento angolare tipico delle stelle normali nel centro di 47 Tucanae era di un diecimilionesimo di grado all’anno.

Per avvantaggiarsi fino in fondo delle meravigliose immagini di Hubble, gli astronomi hanno sviluppato dei metodi completamente nuovi di analisi dei dati, che alla fine hanno fornito delle misurazioni dei movimenti propri (velocità) che corrispondono alle variazioni nelle posizioni delle stelle a livello di circa 1/100 di pixel (elementi della immagine) nella camera digitale di Hubble.