Spre deosebire de oameni, stelele se nasc cu toată greutatea pe care o vor avea vreodată. Greutatea la naștere a unui om variază doar cu câteva kilograme, dar greutatea unei stele variază de la mai puțin de o zecime la mai mult de 100 de ori mai mare decât Soarele nostru. Deși astronomii știu că stelele vin într-o varietate de mase, ele sunt încă păcălite când vine vorba de a afla dacă stelele au o limită de greutate la naștere.
Acum, astronomii au făcut un pas important spre stabilirea unei limite de greutate pentru stele. Folosind Telescopul spațial Hubble al NASA, astronomii au făcut prima măsurare directă în cadrul galaxiei noastre de la Calea Lactee, că stelele au o limită la cât de mari pot forma. Studiind cel mai dens grup de stele din galaxia noastră, clusterul Arches, astronomii au stabilit că stelele nu sunt create mai mult de aproximativ 150 de ori masa Soarelui nostru sau 150 de mase solare.
Concluzia îi apropie pe astronomi de a înțelege procesul complex de formare a stelelor și oferă cea mai puternică poziție încă ideii că stelele au o limită de greutate. Știind cât de mare se poate forma o stea poate oferi indicii importante despre modul în care universul face stele. Stelele masive sunt „mișcătoarele și agitatorii” universului. Ei produc multe dintre cele mai grele elemente din cosmos, care sunt blocurile de construcție pentru stele și planete noi. Stelele puternice pot fi, de asemenea, sursa exploziilor de raze gamma titanice, care inundă o galaxie cu radiații.
„Acesta este un cluster incredibil care conține o colecție bogată a unora dintre cele mai masive stele din galaxie, dar pare să fie„ lipsă ”de stele mai masive de 150 de ori mai mult decât masa Soarelui nostru”, a spus astronomul Donald F. Figer din Institutul de Știință a Telescopului Spațial din Baltimore, Md. „Teoriile prevăd că cu cât clusterul este mai masiv, cu atât stelele sunt mai masive. Ne-am uitat la unul dintre cele mai masive ciorchini din galaxia noastră și am descoperit că există o tăiere ascuțită a cât de mare se poate forma o stea.
„Teoriile standard prezic între 20 și 30 de stele în clusterul Arches cu mase între 130 și 1.000 de mase solare. Dar nu am găsit niciuna. Dacă s-ar fi format, le-am fi văzut. Dacă predicția era doar una sau două stele și nu vedeam niciuna, atunci am putea pretinde că rezultatul nostru se poate datora erorilor statistice. ”
Figer urmărește studii de urmărire pentru a determina o limită superioară în alte grupuri de stele pentru a-i testa rezultatul. Constatarea sa este în concordanță cu studiile statistice asupra grupurilor de stele cu masă mai mică din galaxia noastră și cu observațiile unui grup de stele masive cunoscut sub numele de R136 în vecinul nostru galactic, Marele Magellanic Cloud. În acel grup, astronomii au descoperit că stelele nu au fost create mai mult de 150 de mase solare.
Astronomii nu au fost siguri de cât de mare poate ajunge o stea înainte să nu se poată ține împreună și să se dezlănțuie. Chiar și cu progresele tehnologiei, astronomii nu știu suficient despre detaliile procesului de formare a stelelor pentru a determina o limită de masă superioară pentru stele. În consecință, teoriile au prezis că stelele pot fi oriunde între 100 până la 1.000 de ori mai masive decât Soarele nostru. Prezicerea unei limite mai mici de greutate pentru stele a fost mai ușoară. Obiectele sub o zecime din masa solară nu sunt suficient de puternice pentru a susține fuziunea nucleară în miezul lor și să strălucească ca stele.
Făcând această constatare a fost atât de complicat, încât Figer a petrecut șapte ani nedumerind datele Hubble. Rezultatele sunt publicate în numărul 10 martie al revistei Nature.
"Știind că cererile extraordinare necesită dovezi extraordinare, mi-am zgâriat capul mult timp încercând să-mi dau seama de ce rezultatul ar putea fi greșit", a spus el.
Figer a folosit camera aproape infraroșu a lui Hubble și spectrometrul cu mai multe obiecte pentru a studia sute de stele care variază între 6 și 130 de mase solare. (Deși Figer nu a găsit stele mai mari de 130 de mase solare, el a stabilit în mod conservator limita superioară la 150 de mase solare.) Clusterul Arches este un tânăr, cu vârste cuprinse între 2 și 2,5 milioane de ani și locuiește la 25.000 de ani lumină distanță în butucul galaxiei, o pată fierbinte formată din stele masive. În această regiune ascuțită, norii uriași de gaz se ciocnesc pentru a forma stele înflorate.
Camera cu infraroșu a lui Hubble este potrivită pentru a analiza Arches, deoarece pătrunde în miezul prăfuit al galaxiei noastre și produce imagini ascuțite, permițând telescopului să vadă stele individuale într-un cluster strâns ambalat. Figer a estimat masele stelelor măsurând vârstele clusterului și luminozitatea stelelor individuale. De asemenea, el a colaborat cu Francisco Najarro de la Institutul de Estructura a Materiei din Madrid, care a produs modele detaliate pentru a confirma masele, abundențele chimice și vârstele stelelor clusterului.
Un grup trebuie să îndeplinească o listă lungă de cerințe pentru ca astronomii să-l folosească pentru identificarea unei limite de masă superioară. Clusterul trebuie să fie suficient de puternic, aproximativ 10.000 mase solare, pentru a produce stele suficient de mari pentru a sonda limita superioară. De asemenea, un grup nu poate fi prea tânăr sau prea bătrân. Selectarea unui cluster mai vechi? dincolo de 2,5 milioane de ani? înseamnă că multe dintre stelele tinere masive au explodat deja ca supernove. Într-un grup foarte tânăr? mai putin de 2 milioane de ani? multe dintre stele sunt încă înconjurate în norii lor de praf natal, iar astronomii nu le pot vedea.
Un alt factor important este distanța unui grup de Pământ. Astronomii trebuie să cunoască distanța clusterului pentru a estima în mod fiabil luminozitatea stelelor sale, un ingredient cheie utilizat pentru a estima masa unei stele. De asemenea, clusterul trebuie să fie suficient de aproape pentru a vedea stele individuale. Clerul Arches este singurul cluster din galaxie care îndeplinește toate aceste cerințe, a spus Figer.
Arches scapă în evidență aproape toate celelalte stele din galaxie. Cu o masă echivalentă cu peste 10.000 de stele ca Soarele nostru, clusterul monstru este de 10 ori mai greu decât grupurile de stele tinere tipice, cum ar fi clusterul Orion, împrăștiat pe Calea Lactee. Dacă cartierul nostru galactic ar fi la fel de aglomerat de stele, peste 100.000 de stele ar umple golul de spațiu dintre Soarele nostru și cel mai apropiat vecin, steaua Alpha Centauri, aflată la 4,3 ani-lumină. Astronomii estimează că doar 1 din 10 milioane de stele din galaxie este la fel de strălucitor ca stelele din clusterul Arches. Cel puțin o duzină de stele ale clusterului cântăresc de aproximativ 100 de ori masa Soarelui nostru.
Figer avertizează că limita superioară nu exclude existența stelelor mai mari de 150 de mase solare. Astfel de stele grele, dacă ar exista, ar fi putut câștiga în greutate prin fuziunea cu o altă stea masivă. De exemplu, tânăra stea Pistol, situată în apropierea butucului nostru galactic, este de 150 până la 250 de ori mai masivă decât Soarele nostru. Totuși, această stea behemoth pare în afara locului, deoarece locuiește într-un cartier de stele mai vechi. Figer a spus că o modalitate de a explica acest aparent paradox este că Pistolul ar putea fi o stea „născută din nou”, formată din fuziunea a două stele. Explicația lui nu este doar teorie. Astronomii au descoperit stele mai vechi care au renăscut prin fuziuni cu alte stele din clustere de stele globulare antice.
Pistolul ar putea de asemenea să facă parte dintr-un sistem cu două stele care se maschează ca o singură stea uriașă. Cele două stele nu au fost demascate deoarece nu pot fi rezolvate nici măcar prin telescopul Hubble.
Sistemele cu două stele, astronomi, de asemenea, prudență, ar putea constitui unele dintre cele mai masive stele din clusterul Arches. Aceasta înseamnă că limita superioară în Arce ar putea fi mai mică de 150 de mase solare, dar nu mai mare.
Următorul pas al lui Figer este identificarea mai multor grupuri pentru a-i testa limita de greutate. Mai multe telescoape, inclusiv Telescopul spațial Spitzer, au căutat noi grupuri de stele pe Calea Lactee. În ultimii doi ani, numărul de grupuri cunoscute din galaxia noastră s-a dublat de la câteva sute la 500, a spus Figer. Multe dintre clusterele recent găsite sunt compilate în catalogul Two Micron All Sky Survey (2MASS). Figer a identificat deja aproximativ 130 dintre aceste grupuri recent descoperite ca fiind posibile candidați la studiu. NASA a recunoscut munca importantă a lui Figer, oferindu-i un premiu de astrofizică spațială pe termen lung de cinci ani, care îi va susține vânătoarea pentru cele mai masive stele din Calea Lactee.
Sursa originală: Comunicat de presă Hubble
