Den här bilden från NASA/ESA rymdteleskop Hubble avslöjar en uråldrig, glittrande boll av stjärnor som kallas NGC 1466. Det är en klotformad klunga – en samling stjärnor som alla hålls samman av gravitationen – som sakta rör sig genom rymden i utkanten av det stora magellanska molnet, en av våra närmaste galaktiska grannar. NGC 1466 är verkligen en för extremer. Den har en massa som motsvarar ungefär 140 000 solar och en ålder på cirka 13,1 miljarder år, gör det nästan lika gammalt som universum självt. Denna fossilliknande relik från det tidiga universum ligger cirka 160 000 ljusår från oss. NGC 1466 är ett av de 5 klustren i LMC där nivån av dynamisk evolution (eller "dynamisk ålder") mättes. Kredit:ESA/Hubble &NASA
Precis som människor i samma ålder kan variera mycket i utseende och form, så gör samlingar av stjärnor eller stjärnaggregat. Nya observationer från NASA/ESA rymdteleskop Hubble tyder på att kronologisk ålder ensam inte berättar hela historien när det gäller utvecklingen av stjärnhopar.
Tidigare forskning om bildandet och utvecklingen av stjärnhopar har föreslagit att dessa system tenderar att vara kompakta och täta när de bildas, innan de expanderar med tiden till att bli kluster av både små och stora storlekar. Nya Hubble-observationer i galaxen Large Magellanic Cloud (LMC) har ökat vår förståelse för hur storleken på stjärnhopar i LMC förändras med tiden.
Stjärnhopar är aggregat av många (upp till en miljon) stjärnor. De är aktiva system där de ömsesidiga gravitationsinteraktionerna mellan stjärnorna ändrar sin struktur över tiden (kända av astronomer som "dynamisk evolution"). På grund av sådana interaktioner, tunga stjärnor tenderar att gradvis sjunka mot den centrala delen av en stjärnhop, medan stjärnor med låg massa kan fly från systemet. Detta orsakar en progressiv sammandragning av klusterkärnan över olika tidsskalor och gör att stjärnhopar med samma kronologiska ålder kan variera mycket i utseende och form på grund av deras olika "dynamiska åldrar".
Ligger nästan 160 000 ljusår från jorden, LMC är en satellitgalax i Vintergatan som är värd för stjärnhopar som täcker ett brett spektrum av åldrar. Detta skiljer sig från vår egen Vintergatans galax som i första hand innehåller äldre stjärnhopar. Fördelningen av storlekar som en funktion av ålder observerad för stjärnhopar i LMC är mycket förbryllande, eftersom de unga klungorna alla är kompakta, medan de äldsta systemen har både små och stora storlekar.
Alla stjärnhopar, inklusive de i LMC, har visat sig vara värd för en speciell typ av återupplivade stjärnor som kallas blå eftersläpande. Under vissa omständigheter, stjärnor får extra bränsle som bulkar upp dem och gör dem avsevärt ljusare. Detta kan hända om en stjärna drar materia från en granne, eller om de krockar.
Som ett resultat av dynamiskt åldrande, tyngre stjärnor sjunker mot mitten av en klunga när klungan åldras, i en process som liknar sedimentering, kallas "central segregation". Blå eftersläpande är ljusa, vilket gör dem relativt lätta att observera, och de har höga massor, vilket innebär att de påverkas av central segregation och kan användas för att uppskatta den dynamiska åldern för en stjärnhop.
Francesco Ferraro vid universitetet i Bologna i Italien och hans team använde rymdteleskopet Hubble för att observera blå eftersläpande i fem (samtidiga) gamla LMC-stjärnhopar med olika storlekar och lyckades rangordna dem i termer av deras dynamiska ålder.
Den här illustrationen visar de två sätt som blå eftersläpande i stjärnhopar bildas. Illustrationen till vänster visar kollisionsmodellen där två lågmassastjärnor i en överfull miljö upplever en frontalkollision, kombinerar deras bränsle och massa för att bilda en enda het stjärna. Illustrationen till höger föreställer "vampyr"-modellen som består av ett par stjärnor som genomgår en förvandling, med en stjärna med lägre massa som dränerar sin följeslagare med större massa från vätgas som driver dess återfödelse. Kredit:NASA/ESA
"Vi visade att olika strukturer av stjärnhopar beror på olika nivåer av dynamiskt åldrande:de är i olika fysisk form trots att de föddes vid samma kosmiska tidpunkt. Detta är första gången som effekten av dynamiskt åldrande har varit mätt i LMC-klustren", säger Ferraro.
"Dessa resultat presenterar spännande områden för vidare forskning, eftersom de avslöjar ett nytt och värdefullt sätt att läsa de observerade mönstren av LMC-stjärnhopar, ger nya tips om klusterbildningens historia i LMC-galaxen, ", tillägger medförfattaren Barbara Lanzoni.
Lagets tidning kommer att dyka upp i Natur astronomi .
