Centrum gromady gwiazd Westerlund 2 nie sprzyja tworzeniu się planet

Astronomowie korzystający z teleskopu Hubble’a odkrywają, że chaotyczny obszar centralny masywnej, zatłoczonej gromady gwiazd Westerlund 2 jest trudnym miejscem dla formowania się planet. Znajdująca się 20 000 lat świetlnych stąd Westerlund 2 jest wyjątkowym laboratorium do badania gwiezdnych procesów ewolucyjnych, ponieważ jest względnie bliska, dość młoda i zawiera dużą populację gwiazd.

Trzyletnie badanie Westerlund 2 pokazało, że dyski protoplanetarne otaczające gwiazdy w pobliżu centrum gromady są w tajemniczy sposób pozbawione dużych, gęstych obłoków pyłu, które za kilka milionów lat mogłyby się stać planetami.

Jednak obserwacje pokazują, że gwiazdy na obrzeżach gromady mają na swoich dyskach ogromne obłoki pyłu tworzące planety. Naukowcy sądzą, że nasz Układ Słoneczny zastosował tę formułę, gdy tworzył się 4,6 mld lat temu.

Dlaczego więc niektóre gwiazdy w Westerlund 2 mają trudności z formowaniem planet, a inne nie? Wygląda na to, że tworzenie się planet zależy od lokalizacji. Najbardziej masywne i najjaśniejsze gwiazdy w gromadzie skupiają się w rdzeniu, co potwierdzają obserwacje innych obszarów gwiazdotwórczych. Centrum gromady zawiera co najmniej 30 niezwykle masywnych gwiazd, niektóre o masie nawet 80 Słońc. Ich parzące promieniowanie UV i huraganowe wiatry gwiazdowe naładowanych cząsteczek rozpalają dyski wokół sąsiednich gwiazd o mniejszej masie, rozpraszając olbrzymie obłoki pyłu.

„Zasadniczo, jeżeli gwiazdy są monstrualne, ich energia zmieni właściwości dysków wokół pobliskich, mniej masywnych gwiazd. Być może dyski nadal pozostaną, ale gwiazdy zmieniają skład pyłu na nich, więc trudniej jest stworzyć stabilne struktury, które ostatecznie doprowadzą do powstania planet. Uważamy, że pył albo wyparuje za milion lat, albo zmieni się pod względem składu i wielkości tak dramatycznie, że planety nie będą miały budulców do uformowania się” – wyjaśniła Elena Sabbi, główna badaczka Hubble’a.

Po raz pierwszy obserwacje Hubble’a analizują wyjątkowo gęstą gromadę gwiazd, aby zbadać, które środowiska sprzyjają tworzeniu się planet. Naukowcy wciąż jednak debatują, czy duże gwiazdy rodzą się w centrum, czy też tam migrują. Westerlund 2 ma już w swoim centrum masywne gwiazdy, mimo, że jest stosunkowo młodym układem sprzed 2 mld lat.

Korzystając z WFC3 teleskopu Hubble’a, naukowcy odkryli, że spośród prawie 5000 gwiazd w Westerlund 2 o masach w przedziale od 0,1 do 5 mas Słońca, 1500 wykazuje fluktuacje światła, gdy gwiazdy akreują materię ze swoich dysków. Orbitująca materia zbita w dysk tymczasowo zablokowała by część światła gwiazd, powodując wahania jasności.

Jednak Hubble wykrył sygnaturę takiej materii krążącej tylko wokół gwiazd poza ciasnym centralnym obszarem gromady. Teleskop obserwował duże spadki jasności, nawet 10-20 dni, u około 5% gwiazd, zanim powróciły do normalnej jasności. Nie wykryli tych spadków jasności wśród gwiazd przebywających w odległości czterech lat świetlnych od centrum gromady. Wahania te mogą być spowodowane dużymi grudkami pyłu przechodzącymi przed gwiazdami. Grudki znajdowałyby się w dysku nachylonym prawie krawędzią do obserwatora. „Uważamy, że grudki są planetozymalami lub strukturami formującymi. Mogą to być nasiona, z których ostatecznie powstaną planety w bardziej rozwiniętych układach. Są to układy, których nie widzimy w pobliżu bardzo masywnych gwiazd. Widzimy je tylko w układach poza centrum” – mówi Sabbi.

Dzięki Hubble’owi astronomowie mogą teraz zobaczyć, jak gwiazdy akreują w środowiskach podobnych do wczesnego Wszechświata, gdzie gromady gwiazd były zdominowane przez monstrualne gwiazdy. Jak dotąd najbardziej znanym pobliskim gwiezdnym środowiskiem zawierającym masywne gwiazdy jest region rodzenia się gwiazd w Mgławicy Oriona. Jednak Westerlund 2 jest bogatszym celem ze względu na większą populację gwiazd.

Ta gromada będzie doskonałym laboratorium do dalszych obserwacji z użyciem przyszłego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, obserwatorium na podczerwień. Hubble pomógł astronomom zidentyfikować gwiazdy o możliwych strukturach planetarnych. Dzięki JWST naukowcy będą mogli badać, które dyski wokół gwiazd nie akreują materii, a które dyski wciąż zawierają materię mogącą budować planety.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
HST

Vega

Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.