Τα Globular Cluster έχουν μια ιστορία να πουν. Αυτές οι πυκνές συστάδες χιλιάδων αστεριών είναι λείψανα της πρώιμης ιστορίας του γαλαξία μας, διατηρώντας πληροφορίες για τις ιδιότητες του γαλαξία από το σχηματισμό τους. Γνωρίζοντας αυτό, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει σφαιρικά σμήνη για σχεδόν 30 χρόνια για να διερευνήσουν πώς έχει εξελιχθεί ο γαλαξίας μας. Νέες παρατηρήσεις από το Hubble, προσθέτουν εκπληκτική νέα εικόνα σε αυτήν την εικόνα.
Ένα από τα πλεονεκτήματα της μελέτης των σμηνών, είναι ότι ο μεγάλος αριθμός άστρων επιτρέπει στους αστρονόμους να προσδιορίσουν με ακρίβεια ορισμένες ιδιότητες των αστεριών που αποτελούν πολύ καλύτερα από ό,τι θα μπορούσαν αν τα αστέρια ήταν απομονωμένα. Συγκεκριμένα, δεδομένου ότι όλα τα σμήνη σχηματίζονται σε σύντομο χρονικό διάστημα, όλα τα αστέρια θα έχουν την ίδια ηλικία. Τα πιο ογκώδη αστέρια θα πεθάνουν πρώτα, ξεφλουδίζοντας μακριά από το κύρια ακολουθία ενώπιον των κατώτερων αδερφών τους. Το πόσο έχει προχωρήσει αυτό το σημείο, όπου τα αστέρια εγκαταλείπουν την κύρια ακολουθία, είναι ενδεικτικό της ηλικίας του σμήνους. Δεδομένου ότι τα σφαιρικά σμήνη έχουν τόσο πλούσιο πληθυσμό αστεριών, τα διαγράμματα H-R τους είναι καλά λεπτομερή και η απενεργοποίηση γίνεται εύκολα εμφανής.
Χρησιμοποιώντας τις ηλικίες που βρέθηκαν με αυτόν τον τρόπο, οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα σμήνη για να πάρουν ένα στιγμιότυπο του πώς ήταν οι συνθήκες του γαλαξία όταν σχηματίστηκε. Συγκεκριμένα, οι αστρονόμοι έχουν μελετήσει την ποσότητα των στοιχείων βαρύτερων από το ήλιο, που ονομάζονται «μέταλλα», καθώς ο γαλαξίας έχει γεράσει. Ένα από τα πρώτα ευρήματα που χρησιμοποίησαν σφαιρικά σμήνη για να διερευνήσουν αυτή τη σχέση ηλικίας-μεταλλικότητας ήταν ότι υπήρχε μια αξιοσημείωτη διαφορά στον τρόπο με τον οποίο έχει εξελιχθεί το εσωτερικό και το εξωτερικό τμήμα του γαλαξία. Σφαιρικά σμήνη αποκάλυψαν ότι το εσωτερικό 15 kpc εξέλιξε βαρύτερα στοιχεία γρηγορότερα από τα εξωτερικά τμήματα. Τέτοια ευρήματα επιτρέπουν στους αστρονόμους να δοκιμάσουν μοντέλα γαλαξιακού σχηματισμού και εξέλιξης και έχουν βοηθήσει στην υποστήριξη μοντέλων που περιλαμβάνουν φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης.
Ενώ αυτά τα αποτελέσματα έχουν επιβεβαιωθεί από πολυάριθμες μελέτες παρακολούθησης, η δειγματοληψία των σφαιρικών συστάδων εξακολουθεί να είναι κάπως λοξή. Πολλά από τα σφαιρικά σμήνη που μελετήθηκαν ήταν μέρος του Έργο Galactic Globular Cluster Treasury διεξήχθη χρησιμοποιώντας την Προηγμένη Κάμερα Έρευνας του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble (HST/ACS). Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος που δαπανάται για τη χρήση του τόσο απαιτητικού τηλεσκοπίου, η ομάδα κατάφερε να στοχεύσει μόνο σχετικά κοντινά σφαιρικά σμήνη. Ως εκ τούτου, το πιο μακρινό σμήνος που μπορούσαν να παρατηρήσουν ήταν το NGC 4147 που απέχει ~21 kpc από το γαλαξιακό κέντρο. Άλλες μελέτες έκαναν χρήση της πλανητικής κάμερας ευρέος πεδίου του Hubble 2 και ώθησαν την ακτίνα πίσω σε πάνω από 50 kpc από το γαλαξιακό κέντρο. Ωστόσο, επί του παρόντος μόνο 6 σφαιρικά σμήνη με αποστάσεις πάνω από 50 kpc έχουν συμπεριληφθεί σε αυτή τη μεγαλύτερη μελέτη. Είναι ενδιαφέρον ότι υπήρξε μια αξιοσημείωτη απουσία συστάδων μεταξύ 15 και 50 kpc, αφήνοντας ένα κενό στην πληρέστερη γνώση.
Αυτό το κενό είναι ο στόχος του α πρόσφατη μελέτη από μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Aaron Dotter από το Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στο Μέριλαντ. Στη νέα μελέτη, η ομάδα εξετάζει 6 σφαιρικά σμήνη. Τρεις από αυτούς (IC 4499, NGC 6426 και Ruprecht 106) βρίσκονται προς το εσωτερικό άκρο αυτής της περιοχής, σε απόσταση μεταξύ 15 και 20 kpc από το γαλαξιακό κέντρο, ενώ τα άλλα τρία (NGC 7006, Palomar 15 και Pyxis) βρίσκονται το καθένα γύρω. 40 kpc.
Χρησιμοποιώντας πάλι το HST/ACS, η ομάδα διαπίστωσε ότι όλα τα σμήνη ήταν νεότερα από τα σφαιρικά σμήνη από τα εσωτερικά τμήματα του γαλαξία με παρόμοιες μεταλλικότητες. Ωστόσο, τρία από τα σμήνη, το IC 4499, το Ruprecht 106 και το Pyxis ήταν σημαντικά νεότεροι κατά 1-2 δισεκατομμύρια χρόνια νεότεροι, υποστηρίζοντας και πάλι την εικόνα ότι τα εσωτερικά σμήνη είχαν εξελιχθεί ταχύτερα. Επιπλέον, αυτή η διαπίστωση μιας έντονης διαφοράς βοηθά να υποστηριχθεί η εικόνα ότι τα εξωτερικά σμήνη υποβλήθηκαν σε μια διαφορετική εξελικτική διαδικασία, εκτός από τον γρήγορο εμπλουτισμό στο εσωτερικό φωτοστέφανο. Μια πρόταση είναι ότι πολλά από τα εξωτερικά σμήνη φωτοστέφανου σχηματίστηκαν αρχικά σε νάνους γαλαξίες και αργότερα συσσωρεύτηκαν στον Γαλαξία λόγω των χρονικών διαστημάτων στα οποία πιστεύεται ότι εξελίσσονται τα σμήνη σε τόσο μικρότερους γαλαξίες.