Stjernedannelse er et av de mest grunnleggende fenomenene i universet. Inne i stjerner blir primormateriale fra Big Bang bearbeidet til tyngre elementer som vi observerer i dag. I de utvidede atmosfærene til visse typer stjerner, kombinerer disse elementene seg til mer komplekse systemer som molekyler og støvkorn, byggesteinene for nye planeter, stjerner og galakser og til slutt for livet. Voldelige stjernedannende prosesser lar ellers kjedelige galakser skinne i det mørke rommet og synliggjøre dem over store avstander.
Stjernedannelse begynner med kollapsen av de tetteste delene av interstellare skyer, regioner som er preget av relativt høy konsentrasjon av molekylær gass og støv som Orion-komplekset (ESO PR-foto 20/04) og regionen Galactic Center (ESO Pressemelding 26 / 03). Siden denne gassen og støvet er produkter fra tidligere stjernedannelse, må det ha skjedd en tidlig epoke da de ennå ikke eksisterte.
Men hvordan dannet de første stjernene seg da? Å beskrive og forklare “primordial star formation” - uten molekylær gass og støv - er faktisk en stor utfordring i moderne astrofysikk.
En spesiell klasse av relativt små galakser, kjent som "Blue Dwarf Galaxies", gir muligens nærliggende og moderne eksempler på hva som kan ha skjedd i det tidlige universet under dannelsen av de første stjernene. Disse galaksene er dårlige i støv og tyngre elementer. De inneholder interstellare skyer som i noen tilfeller ser ut til å være ganske lik de urskyer som de første stjernene ble dannet fra. Og til tross for den relative mangelen på støv og molekylær gass som danner de grunnleggende ingrediensene for stjernedannelse slik vi kjenner den fra Melkeveien, har de Blue Dwarf Galaxies noen ganger veldig aktive stjernedannende regioner. Ved å studere disse områdene, kan vi håpe å forstå de stjernedannende prosessene i det tidlige universet.
Meget aktiv stjernedannelse i NGC 5253
NGC 5253 er en av de nærmeste av de kjente Blue Dwarf Galaxies; det ligger i en avstand på rundt 11 millioner lysår i retning av den sørlige stjernebildet Centaurus. For en tid tilbake bestemte en gruppe europeiske astronomer [1] seg for å se nærmere på dette objektet og studere stjernedannende prosesser i det eldgamle-lignende miljøet i denne galaksen.
Riktig nok inneholder NGC 5253 noe støv og tyngre elementer, men betydelig mindre enn vår egen Melkeveis galakse. Imidlertid er det ganske ekstremt som et sted for intens stjernedannelse, en rikholdig "starburst galakse" i astronomisk terminologi, og et hovedmål for detaljerte studier av stjerneformasjon i stor skala.
ESO PR Photo 31a / 04 gir en imponerende utsikt over NGC 5253. Dette sammensatte bildet er basert på en nær-infrarød eksponering oppnådd med multimodus ISAAC-instrument montert på det 8,2 m lange VLT Antu-teleskopet ved ESO Paranal Observatory (Chile) , samt to bilder i det optiske bølgebåndet hentet fra Hubble Space Telescope-dataarkivet (lokalisert ved ESO Garching). VLT-bildet (i K-båndet med bølgelengde 2,16 pm) er kodet rødt, HST-bildene er henholdsvis blått (V-bånd ved 0,55 pm) og grønt (I-bånd på 0,79 pm).
Den enorme lysinnsamlingsevnen og den fine optiske kvaliteten på VLT gjorde det mulig å få det veldig detaljerte nærinfrarøde bildet (jf. PR Photo 31b / 04) under en eksponering som bare varte i 5 minutter. De utmerkede atmosfæriske forholdene til Paranal på observasjonstidspunktet (se 0,4 arcsec) gjør det mulig å kombinere rom- og bakkebaserte data til et fargebilde av dette interessante objektet.
En stor støvfelt er synlig på den vestlige (høyre) siden av galaksen, men støvlapper er synlige overalt, sammen med et stort antall fargerike stjerner og stjerneklynger. De forskjellige fargenyansene indikerer gjenstandenes aldre og graden av tilsløring av interstellært støv. Det nærinfrarøde VLT-bildet trenger inn i støvskyene mye bedre enn de optiske HST-bildene, og noen dypt innebygde objekter som ikke blir oppdaget i det optiske vises derfor som røde i det kombinerte bildet.
Måling av størrelsen og den infrarøde lysstyrken til hver av disse "skjulte" objektene, var astronomene i stand til å skille stjerner fra stjerneklynger; de teller ikke mindre enn 115 klynger. Det var også mulig å utlede deres aldre - omtrent 50 av dem er astronomisk veldig unge, mindre enn 20 millioner år. Fordelingen av massene til klyngestjernene resembler seg som observerte i klynger i andre stjernebarstgalakser, men det store antallet unge klynger og stjerner er ekstraordinær i en galakse så liten som NGC 5253.
Når det oppnås bilder av NGC 5253 med gradvis lengre bølgelengder, jfr. ESO PR Photo 31c / 04 som ble tatt med VLT i L-båndet (bølgelengde 3,7? M), galaksen ser ganske annerledes ut. Den viser ikke lenger rikdommen til kilder som er sett i K-band-bildet, og domineres nå av et enkelt lyst objekt. Ved hjelp av et stort antall observasjoner i forskjellige bølgelengderegioner, fra det optiske til radioen, opplever astronomene at dette ene objektet avgir like mye energi i den infrarøde delen av spekteret som hele galaksen i det optiske området. Mengden energi som utstråles ved forskjellige bølgelengder viser at det er en ung (noen få millioner år), veldig massiv (mer enn en million solmasser) stjerneklynge, innebygd i en tett og tung støvsky (mer enn 100 000 solmasser av støv ; utslippet sett i PR Photo 31c / 04 kommer fra dette støvet).
En utsikt mot begynnelsen
Disse resultatene viser at en galakse så liten som NGC 5253, nesten 100 ganger mindre enn vår egen Melkeveis galakse, kan produsere hundrevis av kompakte stjerneklynger. Den yngste av disse klyngene er fremdeles dypt innebygd i deres natale skyer, men når de blir observert med infrarøde følsomme instrumenter som ISAAC på VLT, fremstår de som veldig lyse objekter.
Den mest massive av disse klyngene rommer rundt en million solmasser og lyser så mye som 5000 veldig lyse massive stjerner. Det kan godt være veldig lik stamfedrene i det tidlige universet av de gamle kuleklyngene vi nå observerer i store galakser som Melkeveien. På denne måten gir NGC 5253 oss et direkte syn på vår egen begynnelse.
Merk
[1] Gruppen består av Giovanni Cresci (Universitetet i Firenze, Italia), Leonardo Vanzi (ESO-Chile) og Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Frankrike). Flere detaljer om den nåværende undersøkelsen er tilgjengelig i en forskningsartikkel (“The Star Cluster population of NGC 5253” av G. Cresci et al.) Som snart kommer til syne i det ledende forskningstidsskriftet Astronomy & Astrophysics (en forhåndsutskrift er tilgjengelig som astro-ph / 0411486).
Originalkilde: ESO News Release
Her er mer informasjon om hvordan stjerner dannes.
