Międzynarodowy zespół naukowców ujawnił „zdumiewający” nadmiar masywnych gwiazd w sąsiedniej galaktyce. Odkrycie dokonane w gigantycznym obszarze formowania się gwiazd 30 Doradus w Wielkim Obłoku Magellana ma ważne konsekwencje dla naszego zrozumienia, w jaki sposób gwiazdy przekształciły pierwotny Wszechświat w ten, w którym żyjemy dzisiaj. Wyniki zostały opublikowane na łamach „Science”.
W ramach przeglądu Tarantula VLT-FLAMES (VFTS), zespół wykorzystał Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope – VLT) do obserwacji prawie tysiąca masywnych gwiazd w 30 Doradus, gigantycznym gwiezdnym żłobku, zwanym także Mgławicą Tarantula. Zespół wykorzystał szczegółowe analizy około 250 gwiazd o masach od 15 do 200 Słońc, aby określić rozmieszczenie masywnych gwiazd powstałych w 30 Doradus – tak zwana początkowa funkcja masy (Initial Mass Function – IMF).
Byliśmy zaskoczeni, kiedy zdaliśmy sobie sprawę, że 30 Doradus utworzyło o wiele więcej masywnych gwiazd, niż się spodziewano – powiedział główny autor artykułu, Fabian Schneider, pracownik naukowy na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Oksfordzie.
Masywne gwiazdy są szczególnie ważne dla astronomów ze względu na ich ogromny wpływ na otoczenie. Pod koniec swojego życia mogą eksplodować w formie spektakularnych supernowych, tworząc niektóre z bardziej egzotycznych obiektów we Wszechświecie – gwiazdy neutronowe i czarne dziury.
Nie tylko zaskoczyła nas ogromna liczba masywnych gwiazd, ale także fakt, że ich IMF wynosi ponad dwieście mas Słońca – powiedział współautor badania, Hugues Sana z Uniwersytetu Leuven w Belgii. Do niedawna istnienie gwiazd o masie do dwustu mas Słońca było wysoce kwestionowane, a badanie pokazuje, że maksymalna masa urodzeniowa gwiazd 200–300 mas Słońca wydaje się prawdopodobna.
W większości części Wszechświata, które badali dotychczas astronomowie, im bardziej gwiazdy są masywne, tym są rzadsze. IMF przewiduje, że większość masy gwiazdowej występuje w gwiazdach o małej masie oraz że mniej niż 1% wszystkich gwiazd rodzi się z masami przekraczającymi dziesięć Słońc. Pomiar proporcji masywnych gwiazd jest niezwykle trudny – przede wszystkim z powodu ich niedoboru – a w najbliższym Wszechświecie jest tylko kilka miejsc, w których można to zrobić.
Zespół zainteresował się 30 Doradus, największym lokalnym regionem gwiazdotwórczym, w którym znajdują się jedne z najbardziej masywnych gwiazd, jakie kiedykolwiek znaleziono, i wyznaczył ich masy za pomocą unikalnych narzędzi obserwacyjnych, teoretycznych oraz statystycznych. Ta duża próbka pozwoliła naukowcom wyprowadzić najdokładniejszy segment wysoko masywny IMF i pokazać, że masywne gwiazdy są o wiele bardziej częstsze, niż wcześniej sądzono. W rzeczywistości nasze wyniki sugerują, że większość masy gwiazdowej nie jest już w gwiazdach o małej masie, ale znaczna część występuje w gwiazdach o dużej masie – wskazuje Chris Evans z brytyjskiego Centrum Technologii Astronomicznych, główny badacz VFTS i współautor artykułu.
Gwiazdy są kosmicznymi silnikami i wytworzyły większość pierwiastków chemicznych, cięższych od helu oraz od tlenu, którym na co dzień oddychamy, do żelaza w naszej krwi. Podczas ich życia gwiazdy wytwarzają obfite ilości promieniowania jonizującego i energii kinetycznej poprzez silne wiatry gwiazdowe. Promieniowanie jonizujące masywnych gwiazd było kluczowe do ponownego rozjaśnienia Wszechświata po tzw. wiekach ciemnych, a ich mechaniczne sprzężenie zwrotne napędza ewolucję galaktyk. Aby zrozumieć wszystkie te mechanizmy sprzężenia zwrotnego, a tym samym rolę masywnych gwiazd we Wszechświecie, musimy wiedzieć, jak wiele tych potworów powstaje – powiedział Philipp Podsiadlowski, współautor badania z Uniwersytetu w Oksfordzie.
Nasze wyniki mają daleko idące konsekwencje zrozumienia kosmosu: może tam być około 70% więcej supernowych, trzykrotnie więcej zawartości chemicznej oraz cztery razy więcej promieniowania jonizującego z populacji masywnych gwiazd. Ponadto tempo tworzenia się czarnych dziur może być o nawet 180% większe, niż dotąd sądziliśmy, co bezpośrednio przekłada się na wzrost układów łączących się czarnych dziur, które zostały ostatnio wykryte dzięki ich falom grawitacyjnym – dodaje Fabian Schneider.
Więcej:
Weighing massive stars in nearby galaxy reveals excess of heavyweights
Źródło: University of Oxford
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na zdjęciu: Astronomowie obserwowali blisko 1000 masywnych gwiazd w 30 Doradus, znanej także jako mgławica Tarantula. Źródło: Shutterstock
