Astronomen haben mit dem Hubble Space Telescope erstmals einen Zusammenhang zwischen zwei verschiedenen Sternpopulationen in einem alten Kugelsternhaufen und ihren Orbitaldynamiken hergestellt. Das liefert Beweise dafür, dass die Sterne nicht dasselbe Geburtsdatum besitzen. Die Analyse des Kugelsternhaufens 47 Tucanae zeigt, dass sich das Alter der beiden Populationen um weniger als 100 Millionen Jahre unterscheidet. Der Kugelsternhaufen befindet sich etwa 16.700 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Tucana (Tukan).
Die Forscher unter Leitung von Harvey Richer von der University of British Columbia in Vancouver (Kanada) kombinierte neue Hubble-Beobachtungen mit Archivdaten aus acht Beobachtungsjahren, um die Bewegungen der Sterne in diesem Kugelsternhaufen zu bestimmen. Vorherige spektroskopische Untersuchungen offenbarten, dass viele Kugelsternhaufen Sterne mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen enthalten, was auf mehrere Perioden der Sternentstehung schließen lässt. Diese Hubble-Analyse geht allerdings noch einen Schritt weiter und ergänzt die Analyse um die Orbitalbewegungen der Sterne.
„Je länger die Standlinie der Beobachtungen ist, desto genauer können wir die Bewegung der Sterne messen, wenn wir ihre Bewegungen analysieren“, erklärte Richer. „Diese Daten sind so gut, dass wir tatsächlich zum ersten Mal die Bewegungen einzelner Sterne in dem Kugelsternhaufen sehen können. Die Daten bieten detaillierte Hinweise, die uns helfen zu verstehen, wie in solchen Kugelsternhaufen verschiedene stellare Populationen entstehen.“
Die Kugelsternhaufen der Milchstraßen-Galaxie sind überlebende Relikte von der Entstehung unserer Galaxie und liefern Einblicke in die Frühgeschichte unserer Galaxie. 47 Tucanae ist 10,5 Milliarden Jahre alt und einer der hellsten unter den mehr als 150 Kugelsternhaufen. Sein Durchmesser beträgt etwa 120 Lichtjahre.
Video-Link: https://youtu.be/c9F7jY5iuwE
Zoom in den Kugelsternhaufen 47 Tucanae. (NASA, ESA, and G. Bacon and M. Estacion (STScI))
Im Jahr 2010 verwendeten Richer und sein Team Hubbles Advanced Camera for Surveys, um den Kugelsternhaufen zu beobachten. Sie kombinierten diese Beobachtungen mit 754 Archivbildern, um die Positionsveränderungen von über 30.000 Sternen genau zu messen. Mit den Daten konnten sie ableiten, wie schnell sich die Sterne bewegen. Das Team bestimmte außerdem die Helligkeiten und die Temperaturen der Sterne.
Diese stellare Archäologie identifizierte die beiden verschiedenen Sternpopulationen. Die erste besteht aus rötlicheren Sternen, welche älter sind, chemisch weniger angereichert und zufällige, kreisförmige Umlaufbahnen besitzen. Die zweite Population baut sich aus blaueren Sternen auf, die jünger und chemisch weiter fortgeschritten sind und elliptischere Umlaufbahnen haben. „Die rötlichere Generation, welche arm an schwereren Elementen ist, spiegelt die ursprüngliche Bewegung des Gases wider, aus dem sich der Kugelsternhaufen bildete“, sagte Richer. „Diese Sterne haben eine Aufzeichnung ihrer ursprünglichen Bewegung bewahrt.“
Nachdem die massereichsten Sterne ihre stellare Entwicklung beendet hatten, schleuderten sie Gas zurück in den Kugelsternhaufen, das mit schweren Elementen angereichert war. Das Gas kollidierte mit anderen Gasvorkommen und bildete eine zweite, chemisch mehr angereicherte Sterngeneration, die sich in Richtung des Zentrums von 47 Tucanae konzentrierte. Im Verlauf der Zeit bewegten sich diese Sterne langsam nach außen, wobei sie kreisförmigere Umlaufbahnen annahmen.
Dies ist nicht Hubbles erste Entdeckung bei der Enthüllung mehrerer Sterngenerationen in Kugelsternhaufen. Im Jahr 2007 fanden Forscher mit Hilfe von Hubble drei Sterngenerationen in dem massereichen Kugelsternhaufen NGC 2808. Richers Team benutzte jedoch erstmals stellare Dynamiken, um die Populationen zu unterscheiden. Das Auffinden multipler Sterngenerationen in Kugelsternhaufen hat weitreichende kosmologische Auswirkungen. Astronomen müssen zukünftige Rätsel dieser multiplen Sterngenerationen lösen, um besser zu verstehen, wie sich die Sterne in den entfernten Galaxien im frühen Universum bildeten.
Die Ergebnisse des Teams wurden in der Astrophysical Journal Letters-Ausgabe vom 1. Juli 2013 veröffentlicht.
Quelle: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/25/full/
(THK)
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