Stjerdannelse er et af de mest basale fænomener i universet. Inde i stjerner forarbejdes grundlæggende materiale fra Big Bang til tyngre elementer, som vi observerer i dag. I de udvidede atmosfærer af visse typer stjerner kombineres disse elementer i mere komplekse systemer som molekyler og støvkorn, byggestenene til nye planeter, stjerner og galakser og i sidste ende for livet. Voldelige stjernedannende processer lader ellers kedelige galakser skinne i mørke i det dybe rum og gøre dem synlige for os over store afstande.
Stjerdannelse begynder med sammenbruddet af de tætteste dele af interstellare skyer, regioner, der er kendetegnet ved relativt høj koncentration af molekylær gas og støv som Orion-komplekset (ESO PR-foto 20/04) og regionen Galactic Center (ESO Pressemeddelelse 26 / 03). Da denne gas og støv er produkter fra tidligere stjernedannelse, må der have været en tidlig epoke, da de endnu ikke eksisterede.
Men hvordan blev de første stjerner dannet? At beskrive og forklare "primordial stjernedannelse" - uden molekylær gas og støv - er faktisk en stor udfordring i moderne astrofysik.
En særlig klasse af relativt små galakser, kendt som ”Blue Dwarf Galaxies”, giver muligvis nærliggende og moderne eksempler på, hvad der kan have fundet sted i det tidlige univers under dannelsen af de første stjerner. Disse galakser er dårlige i støv og tungere elementer. De indeholder interstellare skyer, som i nogle tilfælde ser ud til at ligne meget på de oprindelige skyer, hvorfra de første stjerner blev dannet. Og alligevel, til trods for den relative mangel på støv og molekylær gas, der danner de grundlæggende ingredienser til stjernedannelse, som vi kender det fra Mælkevejen, har disse blå dværggalakser undertiden meget aktive stjernedannende regioner. Ved at studere disse områder håber vi måske bedre at forstå de stjernedannende processer i det tidlige univers.
Meget aktiv stjernedannelse i NGC 5253
NGC 5253 er en af de nærmeste af de kendte Blue Dwarf Galaxies; det er placeret i en afstand af omkring 11 millioner lysår i retning af den sydlige konstellation Centaurus. For en tid siden besluttede en gruppe europæiske astronomer [1] at se nærmere på dette objekt og studere stjernedannende processer i det eldgamle-lignende miljø i denne galakse.
Sandt nok indeholder NGC 5253 nogle støv og tungere elementer, men betydeligt mindre end vores egen Mælkevej-galakse. Imidlertid er det ganske ekstremt som et sted for intens stjernedannelse, en voldsom ”starburst galakse” i astronomisk terminologi og et hovedobjekt til detaljerede undersøgelser af stjerneformering i stor skala.
ESO PR Photo 31a / 04 giver en imponerende udsigt over NGC 5253. Dette sammensatte billede er baseret på en næsten infrarød eksponering opnået med det multimodale ISAAC-instrument monteret på det 8,2 m lange VLT Antu-teleskop ved ESO Paranal Observatory (Chile) samt to billeder i det optiske bølgebånd opnået fra Hubble Space Telescope-dataarkivet (placeret ved ESO Garching). VLT-billedet (i K-båndet ved bølgelængde 2,16 m m) er kodet rødt, HST-billederne er henholdsvis blå (V-bånd ved 0,55 m m) og grønt (I-bånd ved 0,79 m m).
Den enorme lysopsamlingsevne og den fine optiske kvalitet af VLT gjorde det muligt at få det meget detaljerede nær-infrarøde billede (jf. PR Foto 31b / 04) under en eksponering, der kun varede i 5 minutter. De fremragende atmosfæriske forhold i Paranal på observationstidspunktet (se 0,4 bue) giver mulighed for kombination af plads- og jordbaserede data til et farvefoto af dette interessante objekt.
En større støvbane er synlig i den vestlige (højre) side af galaksen, men pletter med støv er synlige overalt sammen med et stort antal farverige stjerner og stjerneklynger. De forskellige farvetoner er tegn på genstandernes aldre og graden af tilsløring af interstellært støv. Det næsten infrarøde VLT-billede trænger meget bedre ind i støvskyen end de optiske HST-billeder, og nogle dybt indlejrede objekter, der ikke registreres i det optiske, vises derfor som røde i det kombinerede billede.
Måling af størrelsen og den infrarøde lysstyrke for hver af disse "skjulte" objekter var astronomerne i stand til at skelne stjerner fra stjerneklynger; de tæller ikke mindre end 115 klynger. Det var også muligt at udlede deres aldre - omkring 50 af dem er astronomiske meget unge, mindre end 20 millioner år. Fordelingen af masserne af klyngestjerner resemblemerer, der observeredes i klynger i andre stjernebrydende galakser, men det store antal unge klynger og stjerner er ekstraordinær i en galakse så lille som NGC 5253.
Når der opnås billeder af NGC 5253 ved gradvis længere bølgelængder, jf. Pkt. ESO PR Photo 31c / 04, som blev taget med VLT i L-båndet (bølgelængde 3,7? M), galaksen ser ganske anderledes ud. Det viser ikke længere rigdommen på kilder, der ses i K-båndet, og domineres nu af et enkelt lyst objekt. Ved hjælp af et stort antal observationer i forskellige bølgelængdeområder, fra det optiske til radioen, finder astronomerne, at dette enkelt objekt udsender lige så meget energi i den infrarøde del af spektret som hele galaksen i det optiske område. Mængden af energi, der udstråles ved forskellige bølgelængder, viser, at det er en ung (et par millioner år), meget massiv (mere end en million solmasser) stjerneklynge, indlejret i en tæt og tung støvsky (mere end 100.000 solmasser af støv ; emissionen set i PR Photo 31c / 04 kommer fra dette støv).
Udsigt til begyndelsen
Disse resultater viser, at en galakse, der er så lille som NGC 5253, næsten 100 gange mindre end vores egen Mælkevej-galakse, kan producere hundreder af kompakte stjerneklynger. Den yngste af disse klynger er stadig dybt integreret i deres natale skyer, men når de observeres med infrarøde følsomme instrumenter som ISAAC ved VLT, fremstår de som meget lyse genstande.
Den mest massive af disse klynger rummer omkring en million solmasser og skinner så meget som 5000 meget lyse massive stjerner. Det kan godt være meget lig med forfædre i det tidlige univers af de gamle kugleklynger, som vi nu observerer i store galakser som Mælkevejen. I denne forstand giver NGC 5253 os et direkte syn på vores egen begyndelse.
Bemærk
[1] Gruppen består af Giovanni Cresci (Universitetet i Firenze, Italien), Leonardo Vanzi (ESO-Chile) og Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Frankrig). Flere detaljer om den aktuelle undersøgelse findes i et forskningsdokument ("Star Cluster population of NGC 5253" af G. Cresci et al.), Der snart vises i det førende forskningstidsskrift Astronomy & Astrophysics (en fortryk er tilgængelig som astro-ph / 0.411.486).
Original kilde: ESO News Release
Her er mere information om, hvordan der dannes stjerner.
