Kosmiczny teleskop Euclid odkrył tajemniczą lukę w gromadzie gwiazd. „Nie szukaliśmy jej, a znaleźliśmy”

Gdy astronomowie kierują swoje teleskopy w stronę gromad kulistych, spodziewają się zobaczyć gęsty, równomierny roj gwiazd. Tymczasem najnowsze zdjęcie wykonane przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) teleskopem Euclid ujawniło coś, czego nikt się nie spodziewał: wyraźną, ciemną przerwę wśród setek tysięcy gwiazd. Jak to możliwe, że w tak starym i gęstym skupisku brakuje gwiazd o określonej jasności?

Przypadkowe odkrycie w gromadzie NGC 6397

→ Czytaj też: Odkryto 17 cząsteczek życia wokół młodej gwiazdy. To zmienia wiedzę o początkach Ziemi

Gromada kulista NGC 6397 to jeden z najbliższych Ziemi obiektów tego typu – znajduje się zaledwie 8 tysięcy lat świetlnych stąd, w gwiazdozbiorze Ołtarza. Liczy sobie około 13,4 miliarda lat, co czyni ją jedną z najstarszych znanych gromad w Drodze Mlecznej. Kiedy zespół naukowców kierowany przez Massimo Griggio z Space Telescope Science Institute (STScI) analizował dane z teleskopu Euclid, nie szukał żadnych anomalii. Badano ruchy gwiazd, by lepiej zrozumieć dynamikę gromady.

„Odkrycie było przypadkowe” – przyznaje Andrea Bellini, jeden z głównych autorów badania, cytowany w komunikacie STScI. „Nie szukaliśmy luki, ale ją znaleźliśmy”. Na wykresie przedstawiającym gwiazdy według ich jasności i barwy – tzw. diagramie Hertzsprunga-Russella – pojawiła się wąska, pusta przestrzeń. Wyglądała jak plama na gładkim tle.

Gdzie podziały się gwiazdy?

→ Czytaj też: Odkryto imię majańskiego matematyka-astronoma. Żył 1300 lat temu

Luka pojawiła się wśród czerwonych karłów – najpowszechniejszego typu gwiazd w naszej galaktyce. To one stanowią większość populacji gromady, więc ich brak w określonym przedziale jasności był szczególnie zastanawiający. Naukowcy podejrzewają, że przyczyna leży w głębi samych gwiazd.

W miarę ewolucji czerwone karły przechodzą subtelną, ale kluczową zmianę: z gwiazd o częściowej konwekcji we wnętrzu stają się w pełni konwekcyjne. Ta przemiana wpływa na ich strukturę i jasność. Ponieważ etap ten jest stosunkowo krótki w skali życia gwiazdy, w danym momencie tylko niewiele gwiazd znajduje się w tej fazie. Na diagramie HR przekłada się to na widoczną lukę – brak gwiazd o konkretnej jasności.

Euclid potwierdza to, co sugerowała Gaia

Pomysł, że w populacjach gwiazd mogą istnieć „brakujące” zakresy jasności, pojawił się już w 2018 roku. Wtedy misja Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej ujawniła subtelną lukę w rozkładzie jasności setek tysięcy pobliskich gwiazd. Nowe obserwacje Euclida idą o krok dalej – po raz pierwszy udało się zaobserwować to zjawisko w gromadzie kulistej.

„Gromady kuliste to idealne laboratoria do badania ewolucji gwiazd i populacji gwiazdowych” – podkreśla Massimo Griggio. W przeciwieństwie do rozproszonych gwiazd w Drodze Mlecznej, gromady oferują zwartą, jednorodną próbkę obiektów o podobnym wieku i składzie chemicznym. Dzięki temu astronomowie mogą testować modele ewolucji gwiazd w kontrolowanych warunkach.

Wyniki badań opublikowano 12 maja w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics. Artykuł w Space.com szczegółowo opisuje to niezwykłe odkrycie.

Co nam daje ta luka?

Odkrycie jest nie tylko poznawczo istotne. Dokładna jasność, przy której pojawia się luka, pozwala astronomom precyzyjniej oszacować odległość do gromady. W przypadku NGC 6397 potwierdzono, że znajduje się ona około 8 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. To z kolei pomaga w kalibracji skali odległości we Wszechświecie.

Co więcej, zrozumienie, jak i dlaczego gwiazdy przechodzą z konwekcji częściowej do pełnej, ma kluczowe znaczenie dla modeli ewolucji gwiazd. Dotychczasowe teorie często zakładały, że proces ten jest płynny i nie pozostawia widocznych śladów w rozkładzie jasności. Euclid pokazuje, że tak nie jest.

Misja Euclid, której głównym celem jest badanie ciemnej materii i ciemnej energii, po raz kolejny dowodzi, że kosmiczne teleskopy potrafią zaskakiwać. Nawet gdy szukają odpowiedzi na największe pytania kosmologii, przypadkiem odkrywają szczegóły dotyczące życia gwiazd – tych najmniejszych i najliczniejszych.

Jak mówi Andrea Bellini: „Nie szukaliśmy luki, ale ją znaleźliśmy”. I właśnie takie niespodzianki często okazują się najbardziej wartościowe.