Các nhà thiên văn học đã xác định chuyển động quỹ đạo của hai quần thể sao khác nhau trong cụm sao hình cầu cổ đại, đưa ra bằng chứng chúng hình thành ở các thời điểm khác nhau.
Các nhà nghiên cứu do Harvey Richer thuộc Đại học British Columbia ở Vancouver đã kết hợp các quan sát gần đây của Hubble với dữ liệu trong 8 năm từ kho lưu trữ của kính viễn vọng để xác định chuyển động của các ngôi sao trong cụm sao hình cầu 47 Tucanae, nằm ở khoảng 16.700 năm ánh sáng đi trong chòm sao phía nam Tucana.
Những hình ảnh này giới thiệu cụm sao hình cầu cổ 47 Tucanae, một đám dày đặc lên tới một triệu ngôi sao. Toàn bộ cụm (bên trái) được chụp bởi Kính viễn vọng U.K. Schmidt ngày 12 tháng 10 năm 1977 và ngày 9 tháng 9 năm 1989. Hình ảnh Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA trong hộp hình chữ nhật được chụp trong khoảng từ tháng 1 đến tháng 10 năm 2010
Tín dụng hình ảnh: NASA, ESA, DSS, STScI / AURA / UKSTU / AAO, Univ. của Br. Columbia
Việc phân tích lần đầu tiên cho phép các nhà nghiên cứu liên kết sự chuyển động của các ngôi sao trong các cụm sao với các ngôi sao có tuổi. Hai quần thể ở 47 Tucanae có độ tuổi khác nhau dưới 100 triệu năm.
Richer cho biết, khi phân tích chuyển động của các ngôi sao, đường cơ sở thời gian quan sát càng dài, chúng ta càng có thể đo chính xác chuyển động của chúng. Những dữ liệu này rất tốt, chúng ta thực sự có thể thấy các chuyển động riêng lẻ của các ngôi sao trong cụm sao. Dữ liệu cung cấp bằng chứng chi tiết để giúp chúng tôi hiểu được các quần thể sao khác nhau được hình thành như thế nào trong các cụm như vậy.
Các cụm sao hình cầu Milky Way là những di tích còn sót lại từ sự hình thành thiên hà của chúng ta. Họ cung cấp cái nhìn sâu sắc về lịch sử ban đầu của thiên hà của chúng ta. 47 Tucanae đã 10,5 tỷ năm tuổi và là một trong những thiên hà sáng chói nhất của chúng ta, hơn 150 cụm sao. Các cụm đo rộng khoảng 120 năm ánh sáng.
Các nghiên cứu quang phổ trước đây đã tiết lộ nhiều cụm sao cầu có chứa các ngôi sao có thành phần hóa học khác nhau, cho thấy nhiều giai đoạn sinh sao. Phân tích Hubble này hỗ trợ các nghiên cứu đó, nhưng thêm chuyển động quỹ đạo sao vào phân tích.
Richer và nhóm của ông đã sử dụng Máy ảnh Nâng cao Hubble để khảo sát cụm sao vào năm 2010. Họ đã kết hợp những quan sát đó với 754 hình ảnh lưu trữ để đo lường sự thay đổi vị trí của hơn 30.000 ngôi sao. Sử dụng những dữ liệu này, họ có thể nhận ra các ngôi sao di chuyển nhanh như thế nào. Nhóm nghiên cứu cũng đo được độ sáng và nhiệt độ của các ngôi sao.
Khảo cổ học sao này đã xác định hai quần thể sao khác nhau. Quần thể đầu tiên bao gồm các ngôi sao đỏ hơn, già hơn, ít giàu hóa chất hơn và quay quanh trong các vòng tròn ngẫu nhiên. Quần thể thứ hai bao gồm các ngôi sao xanh hơn, trẻ hơn, được tăng cường hóa học và di chuyển theo các quỹ đạo hình elip hơn.
Việc thiếu các yếu tố nặng hơn trong các ngôi sao đỏ hơn phản ánh thành phần ban đầu của khí tạo thành cụm. Sau khi những ngôi sao khổng lồ nhất này hoàn thành quá trình tiến hóa sao, họ đã trục xuất khí được làm giàu với các nguyên tố nặng hơn trở lại cụm sao. Khí này va chạm với khí khác và tạo thành một thế hệ sao thứ hai, giàu hóa chất hơn, tập trung về phía trung tâm cụm. Theo thời gian, những ngôi sao này di chuyển từ từ ra ngoài vào các quỹ đạo hình elip hơn.
Đây không phải là lần đầu tiên Hubble tiết lộ nhiều thế hệ sao trong cụm sao cầu. Vào năm 2007, các nhà nghiên cứu của Hubble đã tìm thấy ba thế hệ sao trong cụm sao cầu khổng lồ NGC 2808. Nhưng nhóm Richer, là nhóm đầu tiên liên kết động lực học sao với các quần thể riêng biệt.
Các kết quả của đội ngũ được công bố trong số ra ngày 1 tháng 7 của Tạp chí Vật lý thiên văn.
Thông qua NASA