A Hubble űrteleszkóp 8 évnyi adatsorát vizsgálva egy kanadai kutatócsoport két, különböző korú csillagpopulációt azonosított a 47 Tucanae jelű gömbhalmazban. A felfedezés ritka lehetőséget ad a Tejútrendszer korai időszakába való visszapillantásra.

A csoportot Harvey Richer, a vancouveri British Columbia Egyetem kutatója vezette. A csillagászok a Hubble-űrtávcső legújabb megfigyeléseit hasonlították össze a távcső archívumában található, 8 évre visszanyúló adatsorral, hogy meghatározzák a 47 Tucanae gömbhalmaz csillagainak mozgását. A 120 fényév átmérőjű, több millió csillagot tartalmazó, a Földtől mintegy 16700 fényévre található csillaghalmaz a galaxisunk egyik legnagyobb ilyen jellegű képződménye, amely a déli félteke égboltján szabad szemmel is látható.

Az elemzés lehetővé tette, hogy a kutatók kapcsolatot találjanak a csillagok kora és azoknak a gömbhalmazon belüli mozgása között. A 47 Tucanae halmazban található két populáció korának különbsége mintegy százmillió év. Az adatok pontossága annyira jó, hogy látni lehet az egyes csillagok halmazon belüli mozgását. A vizsgálat eredményei jelentős segítséget nyújtanak annak megértéséhez, hogy hogyan jöttek létre a különböző csillagpopulációk ezekben a halmazokban.

A gömbhalmazok a galaxis kialakulásának időszakából fennmaradt ősi formációk, amelyek betekintést engednek a Tejútrendszer korai időszakába. Az eredeti elképzelések szerint a gömbhalmazok csillagai közel egyszerre keletkeztek, így fémtartalmuknak, azaz a héliumnál nehezebb alkotóelemeik arányának azonosnak kellene lennie. Átfogó spektroszkópiai vizsgálatok során azonban kimutatták, hogy sok gömbhalmazban a csillagok kémiai összetétele nem teljesen egyforma, ami arra utal, hogy a csillagaik kialakulása nem feltétlenül egyszeri esemény.

A Richer és kollégái által végzett elemzés alátámasztja a fent említett feltételezést, egyúttal rámutat a csillagok életkora és pályamozgása közötti kapcsolatra is. A kutatók összesen több mint harmincezer csillag pozícióváltozását mérték ki, hogy ezen adatok ismeretében megállapíthassák, mekkora sebességgel mozognak az egyes égitestek. A csoport a kutatás keretein belül meghatározta a vizsgált csillagok fényességét és hőmérsékletét is. Az első populáció vörösebb csillagokat tartalmaz, amelyek idősebbek és fémszegények, és véletlenszerű körpályákon keringenek. A második populáció kékebb csillagokat tartalmaz, amelyek idősebbek és fémben gazdagok; ezek a halmazon belül elliptikus pályákon mozognak.

A vörösebb csillagokban a nehezebb elemek hiánya a halmaz kezdeti gázösszetételét tükrözi. Miután a legnagyobb tömegű csillagok befejezték a csillagfejlődésüket, az őket alkotó, nehezebb elemekkel dúsított gáz kidobódott a halmazba. Ez a gáz más gázokkal ütközve egy második, fémgazdagabb csillagnemzedéket hozott létre, amely a halmaz középpontja felé sűrűsödött. Idővel ezek a csillagok a középponttól távolabb, elliptikusabb pályákra kerültek.

Nem ez az első alkalom, hogy a Hubble mérései révén különböző csillaggenerációkat sikerül azonosítani egy gömbhalmazban; 2007-ben például három csillagnemzedéket is találtak a kutatók az NGC 2808 jelű halmazban. Azonban Richer csoportja az első, akik kapcsolatot mutattak ki a csillagok mozgása és kialakulásuk időpontja között.