Komunikat prasowy

Gwiazdy są po prostu większe

Odkryto gwiazdę o masie 300 mas Słońca

21 lipca 2010

Korzystając z różnych instrumentów na Bardzo Dużym Teleskopie VLT (ESO), astronomowie odkryli najmasywniejsze znane gwiazdy, w tym jedną o masie w momencie narodzin aż 300 razy większej niż masa Słońca, czyli dwukrotnie więcej niż aktualnie akceptowany limit 150 mas Słońca. Istnienie tych potworów – miliony razy jaśniejszych od Słońca, tracących masę poprzez bardzo silne wiatry gwiazdowe – może dostarczyć odpowiedzi na pytanie „jak masywna może być gwiazda?”.

Zespół astronomów prowadzony przez Paula Crowthera, profesora astrofizyki na Uniwersytecie Sheffield, użył Bardzo Dużego Teleskopu VLT (ESO) oraz danych archiwalnych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (NASA/ESA), w celu szczegółowego zbadania dwóch młodych gromad gwiazd: NGC 3603 oraz RMC 136a. NGC 3603 jest kosmiczną fabryką, w której gwiazdy burzliwie formują się z wielkich obłoków gazu i pyłu, położoną 22 000 lat świetlnych od Słońca (eso1005). RMC 136a (bardziej znana jako R136) to inna gromada młodych, masywnych i gorących gwiazd, położona wewnątrz Mgławicy Tarantula, w Wielkim Obłoku Magellana, jednej z sąsiednich galaktyk, 165 000 lat świetlnych od nas (eso0613).

Badacze znaleźli kilka gwiazd o temperaturach powierzchniowych ponad 40 000 stopni, ponad siedem razy więcej niż nasze Słońce, oraz kilkadziesiąt razy większych i kilka milionów razy jaśniejszych. Porównania z modelami prowadzą do wniosków, że niektóre z tych gwiazd narodziły się z masami przekraczającymi 150 mas Słońca. Gwiazda R136a1, znaleziona w gromadzie R136, jest najmasywniejszą gwiazdą kiedykolwiek zaobserwowaną. Ma masę około 265 mas Słońca, a podczas swoich narodzin miała aż 320 mas Słońca.

W NGC 3603 w celu weryfikacji użytych modeli astronomom udało się bezpośrednio zmierzyć masy dwóch gwiazd, które należą do układu podwójnego [1]. Gwiazdy A1, B oraz C w tej gromadzie mają szacowane masy w momencie narodzin ponad albo bliskie 150 mas Słońca.

Bardzo masywne gwiazdy wytwarzają bardzo silne wiatry. „W przeciwieństwie do ludzi, gwiazdy te rodzą się ciężkie i z wiekiem tracą masę” mówi Paul Crowther. „Mają niewiele ponad milion lat, najbardziej ekstremalna gwiazda R136a1 jest już w ‘średnim wieku’ i przeszła intensywną dietę odchudzającą, tracąc piątą część swojej początkowej masy, czyli więcej niż pięćdziesiąt mas Słońca.”

Gdyby R136a1 zastąpiła Słońce w Układzie Słonecznym, świeciłaby o tyle razy jaśniej od Słońca, o ile Słońce jest jaśniejsze od Księżyca w pełni. „Jej duża masa zmniejszyłaby długość roku ziemskiego o trzy tygodnie, a Ziemia kąpałaby się w niesamowicie intensywnym promieniowaniu ultrafioletowym, które by uniemożliwiło życie na naszej planecie” mówi członek zespołu Raphael Hirschi z Keele University.

Te superciężkie gwiazdy są niezwykle rzadkie, formują się wyłącznie w najbardziej gęstych gromadach gwiazd. Rozróżnianie pojedynczych gwiazd – dokonane obecnie po raz pierwszy – wymaga doskonałej zdolności rozdzielczej podczerwonych instrumentów VLT [2].

Zespół oszacował także maksymalną możliwą masę dla gwiazd z tej gromady i względną liczbę tych najbardziej masywnych. „Najmniejsze gwiazdy są ograniczone do ponad osiemdziesięciu mas Jowisza, poniżej tej granicy stają się ‘nieudanymi gwiazdami’, czyli brązowymi karłami” mówi członek zespołu Olivier Schnurr z Astrophysikalisches Institut Potsdam. „Nasze nowe odkrycia wspierają poprzednie poglądy, że istnieje też górny limit na to, jak duże mogą być gwiazdy, ale ten limit podnieśliśmy o czynnik dwa, do około 300 mas Słońca”.

W przypadku R136 cztery zaledwie gwiazdy o masie w momencie narodzin ponad 150 mas Słońca dają w sumie prawie połowę wiatru gwiazdowego i promieniowania w całej gromadzie, składającej się z około 100 tysięcy gwiazd. Sama tylko R136a1 energetyzuje swoje otoczenie o więcej niż czynnik piećdziesiąt, w porównaniu do gromady w Mgławicy Oriona, najbliższego Ziemi rejonu formowania się masywnych gwiazd.

Zrozumienie w jaki sposób powstają masywne gwiazdy jest trudne z powodu ich bardzo krótkiego życia i silnych wiatrów, więc zidentyfikowanie tak ekstremalnego przypadku jak R136a1 dodatkowo podnosi poprzeczkę dla teoretyków. „Albo narodziły się tak duże, albo mniejsze gwiazdy połączyły się, aby je stworzyć” wyjaśnia Crowther.

Gwiazdy o masach pomiędzy 8, a 150 masami Słońca wybuchają jako supernowe na koniec swojego krótkiego życia, pozostawiając egzotyczne szczątki - gwiazdy neutronowe lub czarne dziury. Mając teraz dowód na istnienie gwiazd o masach pomiędzy 150, a 300 masami Słońca astronomowie będą rozważać możliwość istnienia wyjątkowo jasnej „pary niestabilnych supernowych”, które niszczą się wzajemnie całkowicie, nie pozostawiając żadnych szczątków i rozprzestrzeniających do dziesięciu mas Słońca żelaza do swojego otoczenia. Kilka kandydatów na takie eksplozje zostało zaproponowanych w ostatnich latach.

R136a1 to nie tylko najmasywniejsza znana gwiazda, ale także gwiazda o największej jasności, prawie 10 milionów razy większej niż Słońce. „Sądząc po rzadkości tych potworów, myślę że rekord ten nie zostanie pobity szybko” konkluduje Crowther.

Uwagi

[1] Gwiazda A1 w NGC 3603 jest układem podwójnym o okresie orbitalnym 3,77 dnia. Dwie gwiazdy w tym systemie mają odpowiednio 120 i 92 razy większą masę niż Słońce, co oznacza, ze uformowały się jako obiekty o masach 148 i 106 mas Słońca.

[2] Zespół użył instrumentów SINFONI, ISAAC oraz MAD zainstalowanych na Bardzo Dużym Teleskopie VLT (ESO) w Paranal w Chile.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały zaprezentowane w artykule opublikowanym w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (“The R136 star cluster hosts several stars whose individual masses greatly exceed the accepted 150 Msun stellar mass limit”, autor P. Crowther i inni).

W skład zespołu badawczego wchodzą: Paul A. Crowther, Richard J. Parker i Simon P. Goodwin (University of Sheffield, Wielka Brytania), Olivier Schnurr (University of Sheffield and Astrophysikalisches Institut Potsdam, Niemcy), Raphael Hirschi (Keele University, Wielka Brytania) oraz Norhasliza Yusof i Hasan Abu Kassim (University of Malaya, Malezja).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Należy do niego 14 krajów: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz teleskop VISTA, największy na świecie instrument do przeglądów nieba. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 42-metrowy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa

Kontakt

Paul Crowther
University of Sheffield
UK
Tel.: +44 114 222 4291
Tel. kom.: +44 7946 638 474
E-mail: Paul.Crowther@sheffield.ac.uk

Olivier Schnurr
Astrophysikalisches Institut Potsdam
Potsdam, Germany
Tel.: +49 331 7499 353
E-mail: oschnurr@aip.de

Henri Boffin
ESO, La Silla, Paranal and E-ELT Press Officer
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6222
Tel. kom.: +49 174 515 43 24
E-mail: hboffin@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych