V nasprotju z ljudmi se zvezde rodijo z vso težo, ki jo bodo kdajkoli imele. Človekova rojstna teža se giblje le za nekaj kilogramov, teža zvezde pa se giblje od manj kot desetine do več kot 100-krat večje od mase našega Sonca. Čeprav astronomi vedo, da zvezde prihajajo v različnih množicah, se še vedno spotikajo, ko gre za ugotovitev, ali imajo zvezde omejitev teže ob rojstvu.
Zdaj so astronomi naredili pomemben korak k določitvi omejitve teže za zvezde. Z Nasino vesoljskim teleskopom Hubble so astronomi opravili prvo neposredno meritev znotraj naše galaksije Mlečni pot, da zvezde omejujejo, kako velike so lahko. Astronomi so ugotovili, da zvezde niso ustvarjene več kot približno 150-kratno maso našega Sonca ali 150 sončnih mas.
Ugotovitev astronomom približa razumevanje zapletenega procesa nastajanja zvezd in daje najmočnejši korak do ideje, da zvezde imajo omejitev teže. Spoznanje, kako velika zvezda se lahko oblikuje, lahko ponuja pomembne namige o tem, kako vesolje naredi zvezde. Množične zvezde so "gibalniki in stresalci" vesolja. V kozmosu izdelujejo veliko težjih elementov, ki so gradniki novih zvezd in planetov. Zajetne zvezde so lahko tudi vir titanskih razpokov gama žarkov, ki poplavijo galaksijo z sevanjem.
"To je neverjeten grozd, ki vsebuje bogato zbirko nekaterih najbolj množičnih zvezd v galaksiji, vendar se zdi, da gre za manjkajoče zvezde, ki so več kot 150-krat večje od mase našega Sonca," je dejal astronom Donald F. Figer iz znanstveni inštitut za vesoljski teleskop v Baltimoru, Md. "Teorije napovedujejo, da bolj ko je množica množična, bolj masivne so zvezde znotraj nje. Ogledali smo si enega najbolj množičnih grozdov v naši galaksiji in ugotovili, da je močno odsek, kako velika zvezda se lahko oblikuje.
„Standardne teorije napovedujejo od 20 do 30 zvezd v grozdu Arches z maso med 130 in 1.000 sončnih mas. A nismo našli nobenega. Če bi se oblikovali, bi jih videli. Če bi bila napoved samo ena ali dve zvezdi in nismo videli nobene, potem bi lahko trdili, da bi bil rezultat lahko posledica statističnih napak. "
Figer izvaja nadaljnje študije za določitev zgornje meje v drugih zvezdnih grozdih, da bi preizkusil njegov rezultat. Njegova ugotovitev je skladna s statističnimi študijami zvezdnih grozdov manjše mase v naši galaksiji in z opazovanji masivnega zvezdnega grozda, znanega kot R136, v našem galaktičnem sosedu, velikem Magellanskem oblaku. V tem grozdu so astronomi odkrili, da zvezde niso ustvarjene več kot 150 sončnih mas.
Astronomi niso bili prepričani o tem, kako velika zvezda lahko dobi, preden se ne bo mogla držati skupaj in se raznesla. Tudi z napredkom tehnologije astronomi ne vedo dovolj o podrobnostih procesa nastajanja zvezd, da bi določili zgornjo mejo mase zvezd. Posledično so teorije predvidevale, da so zvezde lahko kjerkoli med 100 do 1000 krat bolj masivne od našega Sonca. Lažje je napovedati nižjo mejo teže za zvezde. Predmeti, manjši od ene desetine sončne mase, niso dovolj zajetni, da bi v jedrih lahko združili jedrsko fuzijo in sijali kot zvezde.
Ta ugotovitev je bila tako zapletena, da je Figer sedem let blestel nad Hubblovimi podatki. Rezultati so objavljeni v 10. marcu številke revije Nature.
"Zavedajoč se, da izredne trditve zahtevajo izreden dokaz, sem se dlje časa praskal po glavi in skušal ugotoviti, zakaj je rezultat morda napačen," je dejal.
Figer je uporabil Hubblov bližnji infrardeči fotoaparat in večpredmetni spektrometer za preučevanje sto zvezd, od 6 do 130 sončnih mas. (Čeprav Figer ni našel zvezd, večjih od 130 sončnih mas, je konzervativno določil zgornjo mejo pri 150 sončnih mas.) Grozd Arches je mladič, star približno 2 do 2,5 milijona let, in prebiva 25.000 svetlobnih let v naši vozlišče galaksije, žarišče množične tvorbe zvezd. V tem grobih krajih se ogromni oblaki plina trčijo, da tvorijo zvezde behemoth.
Hubblova infrardeča kamera je zelo primerna za analizo lokov, ker prodira v prašno jedro naše galaksije in ustvarja ostre slike, kar teleskopu omogoča, da vidi posamezne zvezde v tesno nabitih gručah. Figer je ocenil mase zvezd z merjenjem starosti grozda in svetlosti posameznih zvezd. Sodeloval je tudi z Francisco Najarro iz Madrida na Instituto de Estructura de la Materia, ki je izdelal podrobne modele za potrditev mase, kemičnega bogastva in starosti zvezd grozda.
Grozd mora izpolnjevati dolg seznam zahtev, ki jih astronomi lahko uporabljajo za določitev meje zgornje mase. Grozd mora biti dovolj zajeten, približno 10.000 sončnih mas, da lahko nastanejo zvezde, dovolj velike, da lahko preizkusijo zgornjo mejo. Grozd prav tako ne more biti premlad ali prestar. Izbira starejše skupine? čez 2,5 milijona let? pomeni, da je veliko množičnih mladih zvezd že eksplodiralo kot supernove. V zelo mladem grozdu? manj kot 2 milijona let? številne zvezde so še vedno zarobljene v svojih natalnih prašnih oblakih in astronomi jih ne morejo videti.
Drug pomemben dejavnik je oddaljenost grozda od Zemlje. Astronomi morajo poznati razdaljo grozda, da zanesljivo ocenijo svetlost zvezd, ki je ključna sestavina, ki se uporablja za oceno mase zvezde. Grozd mora biti tudi dovolj blizu, da lahko vidite posamezne zvezde. Grozd Arches je edini grozd v galaksiji, ki izpolnjuje vse te zahteve, je dejal Figer.
Arches presene skoraj vse druge zvezdne kopice v galaksiji. Z maso, ki ustreza več kot 10.000 zvezd kot je naše Sonce, je pošastna kopica 10-krat težja od značilnih mladih zvezdnih grozdov, kot je grozd Orion, raztresen po naši Mlečni poti. Če bi bila naša galaktična soseščina tako natrpana z zvezdami, bi več kot 100.000 zvezd zapolnilo praznino med našim Soncem in njegovim najbližjim sosedom, zvezdo Alpha Centauri, oddaljeno 4,3 svetlobnih let. Astronomi ocenjujejo, da je samo 1 od vsakih 10 milijonov zvezd v galaksiji tako svetla kot zvezde v grozdu Arches. Vsaj desetina zvezd grozda tehta približno 100-krat večjo maso našega Sonca.
Številka opozarja, da zgornja meja ne izključuje obstoja zvezd, večjih od 150 sončnih mas. Tako zajetne zvezde, če obstajajo, bi lahko pridobile na teži z združitvijo z drugo množično zvezdo. Na primer, mlada zvezda Pistola, ki se nahaja v bližini našega galaktičnega vozlišča, je 150 do 250-krat bolj masivna od našega Sonca. Ta behemotska zvezda pa se zdi zunaj, ker prebiva v soseski starejših zvezd. En način za razlago tega navideznega paradoksa, je dejal Figer, je, da je Pistol lahko zvezda, ki se je ponovno rodila, nastala iz združitve dveh zvezd. Njegova razlaga ni samo teorija. Astronomi so v starih kroglastih zvezdah našli starejše zvezde, ki so se prerodile z združitvijo z drugimi zvezdami.
Pištola je lahko tudi del sistema z dvema zvezdama, ki se maskira kot enojna orjaška zvezda. Dve zvezdi nista bili zamaskirani, ker ju ne more rešiti niti Hubble teleskop.
Sistemi z dvema zvezdama, astronomi tudi previdni, bi lahko sestavljali nekatere najbolj množične zvezde v grozdu Arches. To pomeni, da bi zgornja meja Arches lahko bila nižja od 150 sončnih mas, ne pa tudi višje.
Naslednji korak Figerja je določiti več grozdov za preizkus njegove omejitve teže. Več teleskopov, vključno s vesoljskim teleskopom Spitzer, iščejo nove zvezde v naši Mlečni poti. V zadnjih dveh letih se je število znanih grozdov v naši galaksiji podvojilo z nekaj sto na 500, je dejal Figer. Številni novo najdeni grozdi so sestavljeni v katalogu Two Micron All Sky Survey (2MASS). Figer je že opredelil približno 130 teh na novo odkritih grozdov kot možnih kandidatov za študij. NASA je prepoznala Figerjevo pomembno delo, saj mu je podelila petletno nagrado za dolgoročno vesoljsko astrofiziko, ki bo podprla njegov lov na najbolj množične zvezde na Mlečni poti.
Izvirni vir: Hubble News Release
