Astronomowie badają pokaz kosmicznych fajerwerków, w którym gwiazdy wchodzą w interakcje ze swoim otoczeniem.
Astronomowie zaprezentowali pokaz kosmicznych fajerwerków, w którym gwiazdy wchodzą w reakcje ze swoim otoczeniem. Ten olśniewający spektakl – wywołany potężnymi wiatrami płynącymi z gwiazd – stanowi kamień milowy w możliwości badania formowania się największych gwiazd i lepszego zrozumienia, w jaki sposób wpływają one na swoje otoczenie.
Naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do obserwacji Westerlund 1, tak zwanej super gromady gwiazd z setkami bardzo masywnych i potencjalnie tysiącami młodych gwiazd o niższej masie, za pomocą Instrumentu Średniej Podczerwieni (MIRI). Westerlund 1 znajduje się w Drodze Mlecznej, około 12 000 lat świetlnych od Ziemi.
Nowo uzyskane zdjęcia Westerlund 1 z JWST pokazują wiele wyewoluowanych, masywnych gwiazd gwałtownie zrzucających swoje zewnętrzne warstwy z jasnymi plamami na całym obrazie. Te rozciągnięte struktury znane są jako „wiatry” i wykazują zaskakującą różnorodność kształtów. Wyniki dostarczają szczegółowych informacji na temat procesu, w którym ogromne ilości energii z wiatrów gwiazdowych i promieniowania rozbijają się w lokalnym środowisku. Tworzy to złożone struktury i wzbudza olbrzymi obłok gazu, w którym osadzone są te gwiazdy.
Byliśmy naprawdę zaskoczeni, widząc wszystkie te różne struktury wiatru w Westerlund 1, ponieważ spodziewaliśmy się, że większość gazu i pyłu zostanie zdmuchnięta przez wysokoenergetyczne promieniowanie emitowane przez masywne gwiazdy – powiedziała Kristina Monsha, astronom w Smithsonian Astrophysical Observatory w Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, która pomagała kierować badaniami. Fakt, że w Westerlund 1 znajduje się tak dużo pyłu i gazu sugeruje, że masywne gwiazdy odgrywają ważną rolę w kształtowaniu ich środowiska, być może nawet wpływają na powstawanie gwiazd, podobnie jak w przypadku naszego Słońca.
Westerlund 1 jest jedną z najbliższych i najbardziej masywnych młodych gromad gwiazdotwórczych w naszej Galaktyce i zawiera wiele rzadkich gwiazd typu nadolbrzymy i hiperolbrzymy o masach od ośmiu do 100 razy większych niż masa naszego Słońca. Takie gwiazdy żyją szybko i umierają młodo, a ich wiek wynosi zaledwie kilka milionów lat, co wyraźnie kontrastuje z gwiazdami o niższej masie, takimi jak nasze Słońce, które żyją miliardy lat. Masywne gwiazdy zużywają paliwo wodorowe znacznie szybciej niż gwiazdy o niższej masie, jednocześnie tracąc większość swojej masy poprzez wiatry i wybuchy z ich zewnętrznych warstw, które JWST może zaobserwować w podczerwieni.
Pomimo tego, że gromady supermasywnych gwiazd są obecnie rzadkimi środowiskami gwiazdotwórczymi w naszej Galaktyce, były one bardzo powszechne we wczesnych fazach istnienia Wszechświata – powiedział Mario Guarcello z INAF – Obserwatorium Astronomicznego w Palermo we Włoszech, który kierował kampanią obserwacyjną JWST. Westerlund 1 jest zatem jednym z najlepszych poligonów doświadczalnych do poszerzenia naszej wiedzy na temat powstawania gwiazd, zwłaszcza tych najbardziej masywnych. Obserwacje wyglądają po prostu jak pokaz kosmicznych fajerwerków; dane pokazują nam, że wiele gwiazd i planet rodzi się w niezwykle wybuchowych środowiskach.
W porównaniu do Słońca, które wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma za około pięć miliardów lat, masywne gwiazdy wpływają na swoje lokalne środowisko wkrótce po ich uformowaniu. Ostatecznie eksplodują jako energetyczne supernowe, pozostawiając po sobie gwiazdy neutronowe lub czarne dziury. Oczekuje się, że do tej pory w Westerlund 1 wybuchła tylko jedna supernowa, jednak w ciągu następnych dziesiątek milionów lat spodziewanych jest ponad 1500.
Odkrycie tych rozległych wiatrów otaczających masywne gwiazdy w Westerlund 1 było możliwe tylko dlatego, że wpatrywaliśmy się w ten region przez ponad sześć godzin – powiedział astronom CfA Joshua Bennettt Lovell, który współkierował analizą danych JWST MIRI. Ale inwestycja czasu była warta nagrody: możemy teraz zobaczyć szeroki wachlarz wiatrów i wyrzucanej materii, istotne wskazówki do bezpośredniego pomiaru, w jaki sposób młode gwiazdy o dużej masie wpływają na swoje otoczenie.
Przesunęliśmy nasz limit detekcji w dół do najmniejszych gwiazd, które mogą się uformować – wyjaśnił Juan Rafael Martínez-Galarza, również z CfA, który wspierał analizę danych MIRI. W ten sposób będziemy w stanie określić prawdziwą zawartość gromady i zmierzyć jej właściwości, takie jak rozkład masy gwiazd, aż do reżimu najmniej masywnych gwiazd w gromadzie.
Artykuł opisujący tę pracę został opublikowany w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Stellar Pyrotechnics on Display in Super Star Cluster
- EWOCS-III: JWST observations of the supermassive star cluster Westerlund 1
Źródło: CfA
Na ilustracji: Obraz Westerlund 1 łączy dane z instrumentów MIRI i NIRCam JWST. Źródło: D. Capela (University of Lisbon), M. G. Guarcello (INAF-OAPA) oraz zespół EWOCS
