Masywne gwiazdy?

W 2010 r. naukowcy odkryli cztery gigantyczne gwiazdy o masach ponad 300 razy większych niż nasze Słońce. Pomimo, że są to bardzo jasne obiekty, to nie udało się dotychczas takich obiektów zaobserwować. Te cztery giganty są zlokalizowane w gromadzie gwiazd R136 w Wielkim Obłoku Magellana. Obecnie grupa astronomów z Uniwersytetu w Bonn postawiła nową hipotezę tłumaczącą istnienie gigantów - otóż te ultra ciężkie gwiazdy powstały w wyniku połączenia lżejszych gwiazd znajdujących się w ciasnych układach podwójnych.

Wielki Obłok Magellana znajdujący się w odległości 160 000 lat świetlnych i jest trzecim najbliższym satelitą Drogi Mlecznej. W Wielkim Obłoku Magellana znajduje się wiele regionów formujących gwiazdy, w tym jeden z najbardziej aktywnych o średnicy ok. 1000 lat świetlnych, zwany Mgławicą Tarantula i to właśnie w niej zostały znalezione te gigantyczne gwiazdy. Ten obłok gazu i pyłu, zwany też “30 Doradus”, stanowi bardzo żyzny grunt dla nowych gwiazd. W okolicach centrum tej mgławicy znajdziemy R136, czyli najjaśniejszy obszar formowania się gwiazd nie tylko w Wielkim Obłogu Magellana, ale również w całej Grupie Lokalnej, w skład której wchodzi ponad 50 galaktyk, w tym Droga Mleczna.

Do czasu odkrycia tych ultra masywnych gwiazd, obserwacje Drogi Mlecznej i innych galaktyk wskazywały, że górną granicą na masę utworzonej gwiazdy to ok. 150 mas Słońca. Ta wartość stanowiła uniwersalną granicę i pojawiała się w wielu innych regionach formujących gwiazdy. Dodatkowo nie tylko ta granica masy, ale również skład nowych gwiazd były uniwersalnymi wartościami niezależnymi od miejsca narodzin.

Nowo odkryte, cztery ultra ciężkie gwiazdy w R136 są daleko poza tą powszechnie przyjętą granicą. Czy to oznacza, że R136 jest pod jakimś względem wyjątkowa i znacząco różni się od innych tego typu miejsc? Jeżeli rzeczywiście tak jest, to silnie zostało podważone założeniu o uniwersalności procesu narodzin gwiazd, które stanowi jedną z podstaw współczesnej astronomii.

Grupa naukowców z Bonn pod kierunkiem dr Sambaran Banerjee stworzyła model oddziaływań pomiędzy gwiazdami w gromadzie podobnej do R136. Ich symulacje komputerowe odwzorowały ten obiekt gwiazda po gwieździe. Łącznie było ich 170.000, a wszystkie gwiazdy posiadały typowe dla takiego ukłau masy. Symulacje obejmowały również reakcje jądrowe zachodzące w gwieździe, ilość energii wyrzucanej z jej powierzchni oraz uwzględniała przypadki zlewania się gwiazd. W tak licznej gromadzie do zderzeń pomiędzy gwiazdami może dochodzić bardzo często. Tego typu obliczenia nazywa się bezpośrednimi typu N-ciałowych, ponieważ każda cząstka reprezentuje jedną gwiazdę.

Obliczenia przeprowadzony przy użyciu kodu numerycznego ‘NBODY6’ rozwijanego przez Sverre Aarseth w Instytucie Astronomicznym w Cambridge. Do przyspieszenia obliczeń zastosowano karty graficzne, które zwykle są wykorzystywane do akceleracji gier komputerowych. Modele R136 są jednymi z najtrudniejszych i najbardziej wymagających obliczeniowo symulacji typu N-ciałowych dotychczas przeprowadzonych.

Uzyskane wyniki obliczeń pozwoliły stwierdzić, że te ultra masywne gwiazdy nie są już jednak zagadkowe. W tak licznej i ciasno ułożonej gromadzie gwiazd, gdzie znajduje się dużo masywnych obiektów, bardzo łatwo o zderzenia, które mogą prowadzić do zlania się dwóch gwiazd w jedną większą. W wyniku tego bardzo łatwo o powstanie takich ultra masywnych obiektów. W trakcie takich zderzeń zachodzi bardzo wiele skomplikowanych procesów fizycznych, ale naukowcy z Bonn są przekonani, że to jest przyczyna, dla których powstały te gwiazdy giganty w Mgławicy Tarantula. “Odkrycie dokonane przy pomocy symulacji pozwala nam spać spokojnie, ponieważ takie ultra masywne gwiazdy mogą powstać w wyniku zderzeń. Dzięki temu nadal może obowiązywać powszechne założenie o uniwersalności procesu formowania się gwiazd” mówią badacze.

Czytaj więcej: