Astronomowie badają pokaz kosmicznych fajerwerków, w którym gwiazdy wchodzą w interakcje ze swoim otoczeniem.
Źródło: D. Capela (University of Lisbon), M. G. Guarcello (INAF-OAPA) oraz zespół EWOCS
Astronomowie zaprezentowali pokaz kosmicznych fajerwerków, w którym gwiazdy wchodzą w reakcje ze swoim otoczeniem. Ten olśniewający spektakl – wywołany potężnymi wiatrami płynącymi z gwiazd – stanowi kamień milowy w możliwości badania formowania się największych gwiazd i lepszego zrozumienia, w jaki sposób wpływają one na swoje otoczenie.
Naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do obserwacji Westerlund 1, tak zwanej super gromady gwiazd z setkami bardzo masywnych i potencjalnie tysiącami młodych gwiazd o niższej masie, za pomocą Instrumentu Średniej Podczerwieni (MIRI). Westerlund 1 znajduje się w Drodze Mlecznej, około 12 000 lat świetlnych od Ziemi.
Nowo uzyskane zdjęcia Westerlund 1 z JWST pokazują wiele wyewoluowanych, masywnych gwiazd gwałtownie zrzucających swoje zewnętrzne warstwy z jasnymi plamami na całym obrazie. Te rozciągnięte struktury znane są jako „wiatry” i wykazują zaskakującą różnorodność kształtów. Wyniki dostarczają szczegółowych informacji na temat procesu, w którym ogromne ilości energii z wiatrów gwiazdowych i promieniowania rozbijają się w lokalnym środowisku. Tworzy to złożone struktury i wzbudza olbrzymi obłok gazu, w którym osadzone są te gwiazdy.
Byliśmy naprawdę zaskoczeni, widząc wszystkie te różne struktury wiatru w Westerlund 1, ponieważ spodziewaliśmy się, że większość gazu i pyłu zostanie zdmuchnięta przez wysokoenergetyczne promieniowanie emitowane przez masywne gwiazdy – powiedziała Kristina Monsha, astronom w Smithsonian Astrophysical Observatory w Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, która pomagała kierować badaniami. Fakt, że w Westerlund 1 znajduje się tak dużo pyłu i gazu sugeruje, że masywne gwiazdy odgrywają ważną rolę w kształtowaniu ich środowiska, być może nawet wpływają na powstawanie gwiazd, podobnie jak w przypadku naszego Słońca.
Westerlund 1 jest jedną z najbliższych i najbardziej masywnych młodych gromad gwiazdotwórczych w naszej Galaktyce i zawiera wiele rzadkich gwiazd typu nadolbrzymy i hiperolbrzymy o masach od ośmiu do 100 razy większych niż masa naszego Słońca. Takie gwiazdy żyją szybko i umierają młodo, a ich wiek wynosi zaledwie kilka milionów lat, co wyraźnie kontrastuje z gwiazdami o niższej masie, takimi jak nasze Słońce, które żyją miliardy lat. Masywne gwiazdy zużywają paliwo wodorowe znacznie szybciej niż gwiazdy o niższej masie, jednocześnie tracąc większość swojej masy poprzez wiatry i wybuchy z ich zewnętrznych warstw, które JWST może zaobserwować w podczerwieni.
Pomimo tego, że gromady supermasywnych gwiazd są obecnie rzadkimi środowiskami gwiazdotwórczymi w naszej Galaktyce, były one bardzo powszechne we wczesnych fazach istnienia Wszechświata – powiedział Mario Guarcello z INAF – Obserwatorium Astronomicznego w Palermo we Włoszech, który kierował kampanią obserwacyjną JWST. Westerlund 1 jest zatem jednym z najlepszych poligonów doświadczalnych do poszerzenia naszej wiedzy na temat powstawania gwiazd, zwłaszcza tych najbardziej masywnych. Obserwacje wyglądają po prostu jak pokaz kosmicznych fajerwerków; dane pokazują nam, że wiele gwiazd i planet rodzi się w niezwykle wybuchowych środowiskach.
W porównaniu do Słońca, które wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma za około pięć miliardów lat, masywne gwiazdy wpływają na swoje lokalne środowisko wkrótce po ich uformowaniu i ostatecznie eksplodują jako energetyczne supernowe, pozostawiając po sobie gwiazdy neutronowe lub czarne dziury. Oczekuje się, że do tej pory w Westerlund 1 wybuchła tylko jedna supernowa, jednak w ciągu następnych dziesiątek milionów lat spodziewanych jest ponad 1500.
Odkrycie tych rozległych wiatrów otaczających masywne gwiazdy w Westerlund 1 było możliwe tylko dlatego, że wpatrywaliśmy się w ten region przez ponad sześć godzin – powiedział astronom CfA Joshua Bennettt Lovell, który współkierował analizą danych JWST MIRI. Ale inwestycja czasu była warta nagrody: możemy teraz zobaczyć szeroki wachlarz wiatrów i wyrzucanej materii, istotne wskazówki do bezpośredniego pomiaru, w jaki sposób młode gwiazdy o dużej masie wpływają na swoje otoczenie.
Przesunęliśmy nasz limit detekcji w dół do najmniejszych gwiazd, które mogą się uformować – wyjaśnił Juan Rafael Martínez-Galarza, również z CfA, który wspierał analizę danych MIRI. W ten sposób będziemy w stanie określić prawdziwą zawartość gromady i zmierzyć jej właściwości, takie jak rozkład masy gwiazd, aż do reżimu najmniej masywnych gwiazd w gromadzie.
Artykuł opisujący tę pracę został opublikowany w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
CfA
