Superstjerneklynger er grupper på hundreder af tusinder af meget unge stjerner pakket i et utroligt lille volumen. De repræsenterer de mest ekstreme miljøer, hvor stjerner og planeter kan dannes.
Indtil nu blev superstjerneklynger kun kendt for at eksistere meget langt væk, mest i par eller grupper af interaktive galakser. Nu har et team af europæiske astronomer [1] imidlertid brugt ESOs teleskoper til at afdække et sådant monsterobjekt i vores egen galakse, Mælkevejen, næsten, men ikke helt, i vores egen baghave!
Den nyligt fundne massive struktur er skjult bag en stor sky af støv og gas, og det var derfor, det tog så lang tid at afsløre dens sande natur. Det er kendt som "Westerlund 1" og er tusind gange tættere end nogen anden superstjerneklynge, der hidtil er kendt. Det er tæt nok, at astronomer nu kan undersøge dens struktur i nogen detaljer.
Westerlund 1 indeholder hundreder af meget massive stjerner, nogle skinner med en glans på næsten en million solskin og nogle to tusind gange større end Solen (så stor som Saturns bane)! Hvis solen faktisk var beliggende i hjertet af denne bemærkelsesværdige klynge, ville vores himmel være fuld af hundreder af stjerner lige så lyse som fuldmånen. Westerlund 1 er et mest unikt naturlaboratorium til undersøgelse af ekstrem stjernefysik, der hjælper astronomer med at finde ud af, hvordan de mest massive stjerner i vores Galaxy lever og dør.
Fra deres observationer konkluderer astronomerne, at denne ekstreme klynge sandsynligvis indeholder ikke mindre end 100.000 gange solens masse, og at alle dens stjerner er placeret i en region, der er mindre end 6 lysår på tværs. Westerlund 1 ser således ud til at være den mest massive, kompakte unge klynge, der endnu er identificeret i Mælkevejen.
Superstjerneklynger
Stjerner fødes generelt i små grupper, mest i såkaldte ”åbne klynger”, der typisk indeholder et par hundrede stjerner. Fra en bred vifte af observationer udleder astronomer, at solen selv blev født i en sådan klynge, for ca. 4.500 millioner år siden.
I nogle aktive (”starburst”) -galakser har forskere observeret voldelige episoder med stjernedannelse (se f.eks. ESO Press Photo 31/04), hvilket fører til udviklingen af superstjerneklynger, der hver indeholder flere millioner stjerner.
Sådanne begivenheder var åbenlyst almindelige i Mælkevejens barndom for mere end 12.000 millioner år siden: de mange galaktiske kugleklynger - som næsten er lige så gamle som vores Galaxy (fx ESO PR 20/04) - menes faktisk at være resterne af tidlige super stjerne klynger.
Alle superstjerneklynger, der hidtil er observeret i starburst-galakser, er meget fjerne. Det er ikke muligt at skelne deres individuelle stjerner, selv ikke med den mest avancerede teknologi. Dette komplicerer deres undersøgelse dramatisk, og astronomer har derfor længe været ivrige efter at finde sådanne klynger i vores kvarter for at undersøge deres struktur meget mere detaljeret.
Nu har et team af europæiske astronomer [1] endelig lykkedes det ved at bruge flere af ESOs teleskoper ved La Silla-observatoriet (Chile).
Westerlund 1
Den åbne klynge Westerlund 1 er beliggende i den sydlige konstellation Ara (alterkonstellationen). Det blev fundet i 1961 fra Australien af den svenske astronom Bengt Westerlund, der senere flyttede derfra for at blive ESO-direktør i Chile (1970 - 74). Denne klynge ligger bag en enorm interstellær sky af gas og støv, der blokerer det meste af dets synlige lys. Dæmpningsfaktoren er mere end 100.000 - og det er derfor, det har taget så lang tid at afsløre den sande natur af denne særlige klynge.
I 2001 identificerede teamet af astronomer mere end et dusin ekstremt varme og særlige massive stjerner i klyngen, såkaldte “Wolf-Rayet” -stjerner. De har siden studeret Westerlund 1 omfattende med forskellige ESO-teleskoper.
De brugte billeder fra WFI (Wide Field Imager) (WFI), der var knyttet til 2,2 m ESO / MPG samt fra SUperb Seeing Imager 2 (SuSI2) kameraet på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT). Fra disse observationer var de i stand til at identificere omkring 200 klyngemedlemmerstjerner.
For at bestemme den sande natur af disse stjerner udførte astronomerne derefter spektroskopiske observationer af omkring en fjerdedel af dem. Til dette brugte de Boller & Chivens-spektrograf på ESO 1,52 m-teleskopet og ESO Multi-Mode Instrument (EMMI) på NTT.
En eksotisk zoologisk have
Disse observationer har afsløret en stor befolkning af meget lyse og massive, ganske ekstreme stjerner. Nogle ville fylde solsystemets plads inden for Saturns bane (ca. 2.000 gange større end Solen!), Andre er lige så lyse som en million soler.
Westerlund 1 er åbenlyst en fantastisk stellar zoologisk have med en mest eksotisk befolkning og en ægte astronomisk bonanza. Alle identificerede stjerner er udviklet og meget massive, der spænder over hele spektret af stjernemoditeter fra Wolf-Rayet-stjerner, OB-supergiganter, gule hypergiganter (næsten lige så lyse som en million solskin) og lysende blå variabler (svarende til det usædvanlige Eta Carinae-objekt - se ESO PR 31/03).
Alle hidtil analyserede stjerner i Westerlund 1 vejer mindst 30-40 gange mere end Solen. Fordi sådanne stjerner har et ret kort liv - astronomisk set - skal Westerlund 1 være meget ung. Astronomerne bestemmer en alder et sted mellem 3,5 og 5 millioner år. Så Westerlund 1 er helt klart en "nyfødt" klynge i vores Galaxy!
Den mest massive klynge
Westerlund 1 er utroligt rig på monsterstjerner - lige som et eksempel indeholder den så mange Gule Hypergiants som hidtil var kendt i hele Mælkevejen!
”Hvis solen var beliggende i hjertet af Westerlund 1, ville himlen være fuld af stjerner, mange af dem lysere end fuldmåne”, kommenterer Ignacio Negueruela fra Universidad de Alicante i Spanien og medlem af teamet.
Den store mængde meget massive stjerner indebærer, at Westerlund 1 skal indeholde et stort antal stjerner. "I vores Galaxy, forklarer Simon Clark fra University College London (UK) og en af forfatterne af denne undersøgelse," er der mere end 100 sollignende stjerner for hver stjerne, der vejer 10 gange så meget som solen. Det faktum, at vi ser hundreder af massive stjerner i Westerlund 1, betyder, at det sandsynligvis indeholder næsten en halv million stjerner, men de fleste af disse er ikke lyse nok til at kigge gennem den skjule sky af gas og støv ”. Dette er ti gange mere end nogen anden kendt ung klynge i Mælkevejen.
Westerlund 1 er formodentlig meget mere massiv end de tætte klynger af tunge stjerner, der findes i den centrale region af vores Galaxy, ligesom Arches og Quintuplet-klyngerne. Yderligere dybe infrarøde observationer er nødvendige for at bekræfte dette.
Denne superstjerneklynge giver nu astronomer et unikt perspektiv mod et af de mest ekstreme miljøer i universet. Westerlund 1 vil helt sikkert give nye muligheder i den langvarige søgen efter flere og finere detaljer om, hvordan stjerner, og især massive, danner form.
... og den mest tætte
Det store antal stjerner i Westerlund 1 var ikke den eneste overraskelse, der ventede på Clark og hans kolleger. Fra deres observationer fandt holdmedlemmerne også, at alle disse stjerner er pakket i et utroligt lille rumfang, faktisk mindre end 6 lysår på tværs. Faktisk er dette mere eller mindre sammenligneligt med 4 lysårsafstand til stjernen tættest på Solen, Proxima Centauri!
Det er utroligt: Koncentrationen i Westerlund 1 er så høj, at den gennemsnitlige adskillelse mellem stjerner er temmelig meget som solsystemets omfang.
”Med så mange stjerner i et så lille volumen kan nogle af dem kollidere”, forestiller Simon Clark. ”Dette kunne føre til dannelse af et sort hul i mellemmassen, der er mere massiv end 100 solmasser. Det kan godt være, at et sådant monster allerede er dannet ved kernen af Westerlund 1. ”
Den enorme befolkning af massive stjerner i Westerlund 1 antyder, at den vil have en meget betydelig indflydelse på omgivelserne. Klyngen indeholder så mange massive stjerner, at det i et tidsrum på mindre end 40 millioner år vil være stedet for mere end 1.500 supernovaer. Et gigantisk fyrværkeri, der muligvis driver en springvand af galaktisk materiale!
Fordi Westerlund 1 kun er i en afstand af ca. 10.000 lysår, kan kameraer i høj opløsning som NAOS / CONICA på ESOs Very Large Telescope løse sine individuelle stjerner. Sådanne observationer begynder nu at afsløre mindre stjerner i Westerlund 1, herunder nogle, der er mindre massive end Solen. Astronomer vil således snart kunne studere denne eksotiske galaktiske zoologiske have i dybden.
Mere information
Forskningen, der præsenteres i denne ESO-pressemeddelelse, vil snart vises i det førende forskningstidsskrift Astronomy and Astrophysics ("Om den enorme stjernestørrelse i Super Star Cluster Westerlund 1" af J.S. Clark og kolleger). PDF-filen er tilgængelig på A&A-webstedet. Et andet papir ("Yderligere Wolf-Rayet-stjerner i starburst-klyngen Westerlund 1" af Ignacio Negueruela og Simon Clark) vil også snart blive offentliggjort i Astronomy and Astrophysics. Det fås som astro-ph / 0503303.
En spansk pressemeddelelse udgivet af Universidad de Alicante er tilgængelig på webstedet til Ignacio Negueruela.
Bemærk
[1]: Holdet er sammensat af Simon Clark (University College London, UK), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Spanien), Paul Crowther (University of Sheffield, UK), Simon Goodwin (University of Wales, Cardiff, UK) , Rens Waters (University of Amsterdam) og Sean Dougherty (Dominion Radio Astrophysical Observatory).
Original kilde: ESO News Release
