Nadmiar masywnych gwiazd w Wielkim Obłoku Magellana

Blask supernowej w Wielkim Obłoku Magellana obserwowany 23 lutego 1987 roku. Źródło: CAASTRO/Mat Bjorklund (Magipics)

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył “zdumiewający” nadmiar masywnych gwiazd w pobliskiej galaktyce.

Odkrycie, którego dokonano podczas obserwacji gigantycznego obszaru gwiazdotwórczego 30 Doradus w Wielkim Obłoku Magellana, niesie za sobą spore konsekwencje dla naszej wiedzy o tym jak gwiazdy zmieniły pierwotny Wszechświat w ten, w którym żyjemy obecnie.

Wyniki prac zespołu opublikowano w periodyku Science.

“Byliśmy zszokowani, gdy uświadomiliśmy sobie, że w 30 Doradus jest znacznie więcej masywnych gwiazd niż się tego spodziewaliśmy” mówi główny autor opracowania Fabian Schneider z Uniwersytetu Oksfordzkiego.

W ramach przeglądu VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS), badacze wykorzystali Bardzo Duży Teleskop (VLT) do obserwowania prawie 1000 masywnych gwiazd w obszarze 30 Doradus, gigantycznym żłobku gwiezdnym znanym także pod nazwą Mgławica Tarantula. Badacze wykorzystali szczegółowe analizy około 250 gwiazd o masie między 15 a 200 mas Słońca do określenia rozkładu masywnych gwiazd powstałych w obszarze 30 Doradus.

Masywne gwiazdy są szczególnie istotne dla astronomów z uwagi na ich ogromny wpływ na otoczenie. Gwiazdy takie pod koniec swojego krótkiego życia eksplodują jako supernowe pozostawiając po sobie jedne z najbardziej egzotycznych obiektów we Wszechświecie – gwiazdy neutronowe oraz czarne dziury.

Hugues Sana, współautor z Uniwersytetu w Leuven w Belgii dodaje “Nie tylko sama liczba masywnych gwiazd nas zaskoczyła, ale fakt, że IMF (initial mass function – funkcja mas początkowych) jest tak gęsto upakowana do 200 mas Słońca”. Do niedawna istnienie gwiazd o masach zbliżonych do 200 mas Słońca było poddawane w wątpliwość, a badania wskazują, że górną granicą masy gwiazd przy narodzinach jest około 200-300 mas Słońca.

W większości obszarów Wszechświata badanych dotąd przez astronomów, im gwiazdy są większe, tym mniej ich się obserwuje. IMF przewiduje, że większość masy gwiazd znajduje się w gwiazdach małomasywnych, a jedynie niecały 1% gwiazd należy do gwiazd, które w momencie powstania miały masę większą niż 10 mas Słońca. Pomiary proporcji masywnych gwiazd jest wyjątkowo trudne – przede wszystkim z uwagi na ich rzadkość – i jak dotąd odkryto zaledwie kilka miejsc w lokalnym Wszechświecie, w których można ich dokonać.


 

Badacze skupili się na 30 Doradus – największym lokalnym obszarze gwiazdotwórczym, w którym znajdują się jedne z najmasywniejszych dotąd odkrytych gwiazd i określili masy gwiazd masywnych za pomocą narzędzi obserwacyjnych, teoretycznych i statystycznych. Tak duża próbka umożliwiła badaczom  stworzenie jak dotąd najdokładniejszego obrazu IMF w zakresie dużych mas oraz wykazanie, że masywnych gwiazd w rzeczywistości jest dużo więcej niż dotąd uważano. Chris Evans, główny badacz VFTS oraz współautor opracowania powiedział: “Nasze wyniki wskazują, że większość masy gwiazd już nie znajduje się w gwiazdach małomasywnych, ale znaczna część należy do gwiazd bardzo masywnych”.

Gwiazdy są swego rodzaju kosmicznymi silnikami, w których powstała większość pierwiastków chemicznych cięższych od helu: od tlenu, którym oddychamy po żelazo w naszej krwi. W trakcie swojego życia masywne gwiazdy produkują olbrzymie ilości promieniowania jonizującego oraz energii kinetycznej w silnych wiatrach gwiezdnych. Jonizujące promieniowanie masywnych gwiazd było kluczowym składnikiem ponownego rozświetlenia Wszechświata po tak zwanym wieku ciemności. Philipp Podsiadłowski, współautor opracowania z Uniwersytetu Oksfordzkiego zaznacza, że “aby zrozumieć ilościowy wpływ a tym samym rolę masywnych gwiazd we Wszechświecie, musimy przede wszystkim wiedzieć ile ich powstaje”.

Fabian Schneider dodaje: “Nasze wyniki mają dalekosiężne konsekwencje na naszą wiedzę o kosmosie: większa liczba masywnych gwiazd może przekładać się na 70% więcej eksplozji supernowych, trzy razy więcej produkcji ciężkich pierwiastków, cztery razy więcej promieniowania jonizującego. Tempo powstawania czarnych dziur może być 180% wyższe, co bezpośrednio przekłada się na wzrost częstotliwości procesów łączenia się podwójnych czarnych dziur”.

Wyniki badań zespołu pozostawiają wiele otwartych pytań: jak uniwersalne są takie wyniki, jaki może być ich wpływ na naszą wiedzę o wszechświecie i występowanie supernowych czy zjawisk prowadzących do emisji fal grawitacyjnych”.

Źródło: Uniwersytet Oksfordzki

Komentarze wyłączone.