Superstjerneklynger er grupper på hundretusener av veldig unge stjerner pakket i et utrolig lite volum. De representerer de mest ekstreme miljøene der stjerner og planeter kan danne seg.
Til nå var superstjerneklynger bare kjent for å eksistere veldig langt unna, mest i par eller grupper av interaksjonelle galakser. Nå har imidlertid et team av europeiske astronomer [1] brukt ESOs teleskoper for å avdekke et slikt monsterobjekt i vår egen Galaxy, Melkeveien, nesten, men ikke helt, i vår egen hage!
Den nylig funnet massive strukturen er skjult bak en stor sky av støv og gass, og det var derfor det tok så lang tid å avduke sin sanne natur. Det er kjent som "Westerlund 1" og er tusen ganger nærmere enn noen annen superstjerneklynge som hittil er kjent. Det er nær nok til at astronomer nå kan undersøke strukturen i detalj.
Westerlund 1 inneholder hundrevis av veldig massive stjerner, noen skinner med en glans på nesten en million soler og noen to tusen ganger større enn Solen (så stor som bane rundt Saturn)! Hvis solen lå i hjertet av denne bemerkelsesverdige klyngen, ville vår himmel være full av hundrevis av stjerner like lyse som fullmånen. Westerlund 1 er et mest unikt naturlig laboratorium for studier av ekstrem stjernefysikk, og hjelper astronomer med å finne ut hvordan de mest massive stjernene i vår Galaxy lever og dør.
Fra observasjonene deres konkluderer astronomene med at denne ekstreme klyngen sannsynligvis inneholder ikke mindre enn 100 000 ganger solens masse, og at alle stjernene ligger i et område som er mindre enn 6 lysår på tvers. Westerlund 1 ser dermed ut til å være den mest massive, kompakte unge klyngen som ennå er identifisert i Melkeveis galaksen.
Superstjerneklynger
Stjerner er vanligvis født i små grupper, mest i såkalte "åpne klynger" som vanligvis inneholder noen hundre stjerner. Fra et bredt spekter av observasjoner konkluderer astronomer med at solen selv ble født i en slik klynge, for rundt 4500 millioner år siden.
I noen aktive (”starburst”) -galakser har forskere observert voldelige episoder med stjernedannelse (se for eksempel ESO Press Photo 31/04), noe som førte til utviklingen av superstjerneklynger, som hver inneholder flere millioner stjerner.
Slike hendelser var åpenbart vanlige i Melkeveiens barndom, for mer enn 12 000 millioner år siden: de mange galaktiske kuleklyngene - som er nesten like gamle som vår Galaxy (f.eks. ESO PR 20/04) - antas faktisk å være restene fra tidlig superstjerneklynger.
Alle superstjerneklynger som hittil er observert i stjerneskuddgalakser er veldig fjerne. Det er ikke mulig å skille deres individuelle stjerner, selv med den mest avanserte teknologien. Dette kompliserer deres studie dramatisk, og astronomer har derfor lenge vært ivrige etter å finne slike klynger i nabolaget vårt for å undersøke strukturen deres i mye mer detalj.
Nå har et team av europeiske astronomer [1] endelig lyktes med det, ved å bruke flere av ESOs teleskoper ved La Silla-observatoriet (Chile).
Westerlund 1
Den åpne klyngen Westerlund 1 ligger i den sørlige stjernebildet Ara (alterkonstellasjonen). Det ble oppdaget i Australia fra Australia av den svenske astronomen Bengt Westerlund, som senere flyttet derfra for å bli ESO-direktør i Chile (1970 - 74). Denne klyngen er bak en enorm interstellær sky av gass og støv, som blokkerer det meste av det synlige lyset. Dimmingsfaktoren er mer enn 100 000 - og det er derfor det har tatt så lang tid å avdekke den sanne naturen til denne spesielle klyngen.
I 2001 identifiserte teamet av astronomer mer enn et dusin ekstremt varme og særegne massive stjerner i klyngen, såkalte “Wolf-Rayet” -stjerner. De har siden studert Westerlund 1 omfattende med forskjellige ESO-teleskoper.
De brukte bilder fra Wide Field Imager (WFI) festet til 2,2 m ESO / MPG samt SUperb Seeing Imager 2 (SuSI2) kamera på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT). Fra disse observasjonene var de i stand til å identifisere rundt 200 klyngemedlemstjerner.
For å fastslå den sanne naturen til disse stjernene, utførte astronomene deretter spektroskopiske observasjoner av omtrent en fjerdedel av dem. For dette brukte de Boller & Chivens spektrografikk på ESO 1,52 m-teleskopet og ESO Multi-Mode Instrument (EMMI) på NTT.
En eksotisk dyrehage
Disse observasjonene har avdekket en stor bestand av veldig lyse og massive, ganske ekstreme stjerner. Noen ville fylt solsystemets plass innenfor bane av Saturn (omtrent 2000 ganger større enn sola!), Andre er like lyse som en million soler.
Westerlund 1 er åpenbart en fantastisk stjerners dyrehage, med en mest eksotisk befolkning og en ekte astronomisk bonanza. Alle identifiserte stjerner er utviklet og veldig massive, og spenner over hele spekteret av stellare oddititeter fra Wolf-Rayet-stjerner, OB-supergiganter, Gule Hypergiants (nesten like lyse som en million soler) og lysende blå variabler (lik den eksepsjonelle Eta Carinae-objektet - se ESO PR 31/03).
Alle stjerner hittil analysert i Westerlund 1 veier minst 30-40 ganger mer enn sola. Fordi slike stjerner har et ganske kort liv - astronomisk sett - må Westerlund 1 være veldig ung. Astronomene bestemmer en alder et sted mellom 3,5 og 5 millioner år. Så Westerlund 1 er helt klart en "nyfødt" klynge i vår Galaxy!
Den mest massive klyngen
Westerlund 1 er utrolig rik på monsterstjerner - akkurat som et eksempel, den inneholder så mange Gule Hypergiants som hittil var kjent i hele Melkeveien!
"Hvis solen lå i hjertet av Westerlund 1, ville himmelen være full av stjerner, mange av dem lysere enn fullmånen," kommenterer Ignacio Negueruela fra Universidad de Alicante i Spania og medlem av teamet.
Den store mengden veldig massive stjerner innebærer at Westerlund 1 må inneholde et stort antall stjerner. "I vår Galaxy, forklarer Simon Clark fra University College London (UK) og en av forfatterne av denne studien," er det mer enn 100 sollignende stjerner for hver stjerne som veier 10 ganger så mye som solen. At vi ser hundrevis av massive stjerner i Westerlund 1, betyr at den antagelig inneholder nærmere en halv million stjerner, men de fleste av disse er ikke lyse nok til å kikke gjennom den skjule skyen av gass og støv. Dette er ti ganger mer enn noen annen kjent ung klynge i Melkeveien.
Westerlund 1 er antagelig mye mer massiv enn de tette klynger av tunge stjerner som er til stede i den sentrale regionen av vår galakse, som Arches og Quintuplet-klyngene. Ytterligere dyp infrarøde observasjoner vil være nødvendig for å bekrefte dette.
Denne superstjerneklyngen gir astronomer nå et unikt perspektiv mot et av de mest ekstreme miljøene i universet. Westerlund 1 vil helt sikkert gi nye muligheter i den langvarige jakten på mer og finere detaljer om hvordan stjerner, og spesielt massive, former.
... og det mest tette
Det store antallet stjerner i Westerlund 1 var ikke den eneste overraskelsen som ventet på Clark og hans kolleger. Fra observasjonene fant teammedlemmene også ut at alle disse stjernene er pakket inn i et utrolig lite romvolum, faktisk mindre enn 6 lysår på tvers. Faktisk er dette mer eller mindre sammenlignbart med den 4 lysårsavstanden til stjernen nærmest Solen, Proxima Centauri!
Det er utrolig: konsentrasjonen i Westerlund 1 er så høy at den gjennomsnittlige separasjonen mellom stjerner er ganske lik omfanget av solsystemet.
"Med så mange stjerner i et så lite volum, kan noen av dem kollidere", ser Simon Clark. “Dette kan føre til dannelse av et svartmasse mellomliggende masse som er mer massivt enn 100 solmasser. Det kan godt hende at et slikt monster allerede har dannet seg i kjernen av Westerlund 1. ”
Den enorme befolkningen av massive stjerner i Westerlund 1 antyder at den vil ha en veldig betydelig innvirkning på omgivelsene. Klyngen inneholder så mange massive stjerner at det i løpet av mindre enn 40 millioner år vil være stedet for mer enn 1500 supernovaer. Et gigantisk fyrverkeri som kan drive en fontene med galaktisk materiale!
Fordi Westerlund 1 befinner seg i en avstand på bare rundt 10 000 lysår, kan høyoppløselige kameraer som NAOS / CONICA på ESOs Very Large Telescope løse sine individuelle stjerner. Slike observasjoner begynner nå å avsløre mindre stjerner i Westerlund 1, inkludert noen som er mindre massive enn Solen. Astronomer vil dermed snart kunne studere denne eksotiske galaktiske dyrehagen i stor dybde.
Mer informasjon
Forskningen som ble presentert i denne ESOs pressemelding, vil snart vises i det ledende forskningstidsskriftet Astronomy and Astrophysics (“On the massive stellar population of Super Star Cluster Westerlund 1” av J.S. Clark og kolleger). PDF-filen er tilgjengelig på A & A-nettstedet. Et annet papir ("Ytterligere Wolf-Rayet-stjerner i starburst-klyngen Westerlund 1", av Ignacio Negueruela og Simon Clark) vil også snart bli utgitt i Astronomy and Astrophysics. Det er tilgjengelig som astro-ph / 0503303.
En spansk pressemelding utstedt av Universidad de Alicante er tilgjengelig på nettstedet til Ignacio Negueruela.
Merk
[1]: Teamet er sammensatt av Simon Clark (University College London, UK), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Spania), Paul Crowther (University of Sheffield, Storbritannia), Simon Goodwin (University of Wales, Cardiff, Storbritannia) , Rens Waters (University of Amsterdam) og Sean Dougherty (Dominion Radio Astrophysical Observatory).
Originalkilde: ESO News Release
