Najostrzejszy w historii obraz najmasywniejszej znanej gwiazdy we Wszechświecie

Najnowsze obserwacje sugerują, że najmasywniejsze we Wszechświecie gwiazdy są mniej masywne niż wcześniej sądzono.

W Mgławicy Tarantula w Wielkim Obłoku Magellana znajduje się najmasywniejsza z dotychczas odkrytych gwiazd.
Źródło: Międzynarodowe Obserwatorium Gemini/NOIRLab/NSF/AURA
Podziękowania: Przetwarzanie obrazów: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF's NOIRLab), M. Zamani (NSF's NOIRLab) & D. de Martin (NSF's NOIRLab).

Wykorzystując możliwości 8,1-metrowego teleskopu Gemini South w Chile, astronomowie uzyskali najostrzejszy w historii obraz gwiazdy R136a1, najmasywniejszej znanej gwiazdy we Wszechświecie. Ich badania, prowadzone przez astronoma NOIRLab Venu M. Kalari, rzucają wyzwanie naszemu rozumieniu najmasywniejszych gwiazd i sugerują, że mogą one nie być tak masywne, jak wcześniej sądzono.

Gromada gwiazd R136a ze wskazanymi strzałkami towarzyszami gwiazd a1 i a3.

Astronomowie jeszcze w pełni nie zrozumieli, jak powstają najbardziej masywne gwiazdy – te o masie ponad 100 razy większej od masy Słońca. Szczególnie trudnym elementem tej układanki jest uzyskanie obserwacji tych olbrzymów, które zazwyczaj znajdują się w gęsto zaludnionych sercach gromad gwiazd pokrytych pyłem. Gwiazdy olbrzymie żyją szybko i umierają młodo, wypalając swoje zapasy paliwa w ciągu zaledwie kilku milionów lat. Dla porównania, nasze Słońce jest mniej niż w połowie swojego życia, które będzie trwało 10 miliardów lat. Połączenie gęsto upakowanych gwiazd, stosunkowo krótkiego czasu życia i ogromnych odległości astronomicznych sprawia, że rozróżnienie pojedynczych masywnych gwiazd w gromadach jest trudnym technicznie wyzwaniem.

Wykorzystując możliwości instrumentu Zorro na teleskopie Gemini South, astronomowie uzyskali najostrzejszy w historii obraz R136a1 – najmasywniejszej znanej gwiazdy. Ta kolosalna gwiazda jest członkiem gromady gwiazd R136, która znajduje się około 160 000 lat świetlnych od Ziemi w centrum Mgławicy Tarantula w Wielkim Obłoku Magellanakarłowatej galaktyce towarzyszącej Drodze Mlecznej.

Wcześniejsze obserwacje sugerowały, że R136a1 ma masę gdzieś pomiędzy 250 a 320 razy większą od masy Słońca. Nowe obserwacje Zorro wskazują jednak, że ta olbrzymia gwiazda może mieć masę jedynie 170 do 230 razy większą od Słońca. Nawet z tym niższym szacunkiem, R136a1 wciąż kwalifikuje się jako najbardziej masywna znana gwiazda.

Astronomowie są w stanie oszacować masę gwiazdy poprzez porównanie jej obserwowanej jasności i temperatury z przewidywaniami teoretycznymi. Ostrzejszy obraz Zorro pozwolił zespołowi astronomów na dokładniejsze oddzielenie jasności R136a1 od jej pobliskich gwiezdnych towarzyszy, co doprowadziło do niższych szacunków jej jasności, a tym samym masy.

Nasze wyniki pokazują nam, że najbardziej masywna gwiazda, jaką obecnie znamy, nie jest tak masywna, jak wcześniej sądziliśmy – wyjaśnił Kalari, główny autor pracy ogłaszającej wyniki. To sugeruje, że górna granica mas gwiazdowych może być również mniejsza niż wcześniej sądzono.

Wynik ten ma również inne implikacje dla pochodzenia pierwiastków cięższych od helu we Wszechświecie. Pierwiastki te powstają podczas kataklizmów związanych z wybuchową śmiercią gwiazd o masie ponad 150 mas Słońca w wydarzeniach, które astronomowie określają mianem supernowych powstających w wyniku niestabilności wywołanej kreacją par elektron-pozyton. Fotony we wnętrzach takich, supermasywnych gwiazd osiągają energie umożliwiającą spontaniczną kreację par tych cząstek. Wytwarzane przez nie ciśnienie jest jednak dużo mniejsze niż ciśnienie pochodzące od fotonów, więc gwiazda traci stabilność i zaczyna się zapadać. Jeżeli R135a1 jest mniej masywna niż wcześniej sądzono, to samo może być prawdą w przypadku innych masywnych gwiazd i w konsekwencji takie supernowe mogą być rzadsze niż się spodziewano.

Gromada gwiazd goszcząca R136a1 była już wcześniej obserwowana przez astronomów za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz różnych teleskopów naziemnych, ale żadne z tych teleskopów nie były w stanie uzyskać obrazów wystarczająco ostrych, aby wyodrębnić wszystkie pojedyncze gwiazdy pobliskiej gromady.

Instrument Zorro był w stanie przewyższyć rozdzielczość poprzednich obserwacji dzięki zastosowaniu techniki znanej jako obrazowanie plamkowe, która umożliwia teleskopom naziemnym pokonać znaczną część efektu rozmycia spowodowanego ziemską atmosferą. Wykonując wiele tysięcy zdjęć jasnego obiektu z krótkim czasem naświetlania i starannie przetwarzając dane, można wyeliminować prawie całe to rozmycie. To podejście, jak również zastosowanie optyki adaptacyjnej, może radykalnie zwiększyć rozdzielczość teleskopów naziemnych, jak pokazują nowe obserwacje R136a1 wykonane przez zespół Zorro.

Rozpoczęliśmy tę pracę jako obserwację eksploracyjną, aby sprawdzić, jak dobrze Zorro może obserwować tego typu obiekty – podsumował Kalari. Chociaż zalecamy ostrożność przy interpretacji naszych wyników, nasze obserwacje wskazują, że najbardziej masywne gwiazdy mogą nie być tak masywne, jak kiedyś sądzono.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec