Hefty Stars Prompt Birth Birth Debate

Nová studie zjistila, že v oblasti intenzivně vytvářející hvězdy jsou hmotnější hvězdy, než se očekávalo. Výsledky vyvolávají otázku, zda je proces formování hvězd skutečně univerzální.

Mlhovina Tarantula, zářící centrum obřích hvězd, které budou na obloze na jižní polokouli, se nachází v jiné galaxii více než 160 000 světelných let. Pokud bychom ji posunuli tak blízko, jako je mlhovina Orion, náš nejbližší (ale mnohem menší) příklad masivní formace hvězd, překlenula by se plocha 60 plných měsíců a vypadala by tak jasná, že by vrhla vlastní stíny.

Tato oblast formace hvězd, nazývaná také 30 Doradů, je největší a nejjasnější v celé místní skupině galaxií. Může to sloužit jako dobrý příklad toho, jak vypadal narozený v turbulentních raných letech vesmíru.

Proto jsou nedávné výsledky tak překvapivé: Fabian Schneider (University of Oxford, Velká Británie) a jeho kolegové publikovali podrobnosti o stovkách hvězd mlhoviny v 5. lednu Science, odhalující další hvězdy s nejméně 60 slunci hodnota hmoty. Přebytek hmotných hvězd naznačuje, že jejich formování není univerzálním procesem.

Hubbleův kosmický dalekohled zobrazoval centrální oblast mlhoviny Tarantula.
NASA / ESA / Danny LaCrue

Jak se tvoří hvězdy?

Proces vytváření hvězd začíná, když mrak plynu splňuje jednu základní podmínku: jeho vlastní gravitace překonává vnitřní tlak. Jinými slovy, mrak se může sám o sobě začít padat, jen když je dostatečně velký a hustý.

Ale zatímco minimální podmínka je dobře pochopena, maximum zůstává záhadou. Jediný oblak plynu se nerozpadne do jediné gigantické hvězdy, která se fragmentuje. Jediný oblak plynu vytvoří mnoho menších hvězd a pouze několik větších hvězd, stejně jako při výletu na horskou stezku obvykle uvidíte mnohem více oblázků než balvany.

Podrobnosti tohoto procesu je obtížné pochopit a astronomové již více než deset let debatují o tom, zda je skutečně univerzální. Ovlivňují různé podmínky, jako je přítomnost turbulencí nebo nedotčenějšího plynu, jak se formují hvězdy, nebo je proces skoro stejný, ať se podíváme kdekoli?

Vyrobeno v mlhovině Tarantula

Schneiderův tým použil víceprvkový spektrograf Fiber Large Array Multi Element Spectrograph na velmi velkém dalekohledu v Chile, aby provedl spektra asi 800 hvězd v mlhovině Tarantula. Hvězdné spektrum odhaluje mnoho jeho charakteristik, včetně teploty, jasu, gravitace povrchu a rychlosti otáčení. Astronomové zaměřili 247 jednotlivých hvězd na nejméně 15násobek hmotnosti Slunce a vypočítali počáteční hmotnostní funkci regionů, v podstatě určující počet hmotných hvězd ve srovnání s menšími.

K jejich překvapení Schneider a jeho kolegové našli více hmotných hvězd, než by předchozí studie předpokládaly. Nejen to, ale zjistili, že mlhovina způsobila zrod skutečně gigantických hvězd: porodní hmotnost největší hvězdy, kterou pozorovali, byla ekvivalentní 200 sluncům a ve středu by mohly existovat ještě mohutnější hvězdy (až 300 slunečních hmot) ( nepozorované) oblasti mlhoviny. Tato zjištění jsou v rozporu s předchozími výsledky, které ukazují maximální hvězdnou hmotnost 150 sluncí.

Může se stát, že typ hvězd, které se vytvoří, závisí na tom, kde se narodili. Intenzivní podmínky v oblastech s výskytem hvězd, jako je mlhovina Tarantula, by mohly vést ke vzniku hmotnějších hvězd, než jsou tiché oblasti galaxie. Nedalekí novorozenci mohou zahřívat hvězdnou školku, takže se musejí zhroutit mohutnější oblasti, aby na prvním místě vznikly hvězdy.

Nebo by mohutnější hvězdy mohly být produktem jejich původní polohy. Ve srovnání se sluncem má mlhovina Tarantula 40% tolik těžkých prvků, které znečišťují jeho plyn. Přítomnost těžkých prvků ochlazuje plyn, takže plyn postrádající tyto prvky zůstává horký. Horký plyn vyvíjí větší tlak proti tahu gravitace, takže je potřeba více plynu, aby se zhroutil do hvězdy.

Mlhovina Tarantula, nazývaná také 30 Doradů, se nachází těsně nad osou tohoto obrázku, který ukazuje hvězdotvornou oblast uprostřed jejího okolí ve Velkém Magellanově mračnu.
ESO / R. Fosbury (ST-ECF)

Je však důležité si uvědomit, že výpočty, které tito astronomové provedli, zdaleka nejsou jednoduché. Masivní hvězdy žijí rychle a umírají mladí a mnoho takových hvězd v mlhovině Tarantula již explodovalo jako supernovy. Mezitím gravitační interakce v tomto chaotickém prostředí mohly vyhodit menší hvězdy. Každá studie distribuce hvězdných hmot musí korigovat tyto a další faktory, říká Nathan Bastian (Liverpool John Moores University). Protože různé studie používají různé techniky, je obtížné je porovnat.

„Budu přesvědčen o neuniverzálnosti původní masové funkce, když autoři aplikují stejné techniky na jiné regiony a najdou významné variace, “ tvrdí Bastian, který navrhl, že proces formování hvězd je skutečně univerzální. "Je-li to velmi vzrušující výsledek, nebyl bych příliš překvapen, kdyby se zjistilo, že je to kvůli systematice analýzy za několik let ."