Toisin kuin ihmiset, tähdet syntyvät kaikella painolla, joka heillä koskaan tulee. Ihmisen syntymäpaino vaihtelee vain muutamalla punnalla, mutta tähden paino vaihtelee alle kymmenesosasta yli 100-kertaiseen aurinkoomme painoon. Vaikka tähtitieteilijät tietävät, että tähtiä esiintyy monenlaisissa massoissa, ne ovat silti kompastettuina, kun on tarkoitus selvittää, onko tähtien painorajoitus syntyessään.
Nyt tähtitieteilijät ovat ottaneet tärkeän askeleen kohti tähtipainon asettamista. Tähtitieteilijät tekivät NASA: n Hubble-avaruuskaukoputkella ensimmäisen suoran mittauksen Linnunradan galaksissamme, että tähtiillä on raja siihen, kuinka suuria ne voivat muodostua. Tutkimalla galaksissamme tiiviimmin tunnettujen tähtiryhmien, Arches-klusterin, tähtitieteilijät totesivat, että tähtiä ei ole syntynyt yli 150-kertaisesti aurinkoomme tai 150 aurinkomassan massaa suuremmiksi.
Löytö vie tähtitieteilijät lähemmäksi monimutkaisen tähtien muodostumisprosessin ymmärtämistä ja antaa vahvan pohjan ajatukselle, että tähdet ovat painorajoitettuja. Tietäminen kuinka suuri tähti voi muodostua, voi tarjota tärkeitä vihjeitä siitä, kuinka maailmankaikkeus tekee tähtiä. Massiiviset tähdet ovat maailmankaikkeuden ”liikkeitä ja ravistajia”. Ne valmistavat monia kosmisen raskaampia elementtejä, jotka ovat rakennuspalikoita uusille tähtiille ja planeetoille. Voimakkaat tähdet saattavat myös olla titaanien gammasätepurskeiden lähde, joka tulvii galaksia säteilyllä.
"Tämä on uskomaton klusteri, joka sisältää rikkaan kokoelman eräistä galaksin massiivisimmista tähdistä, mutta näyttää siltä, että puuttuvat tähdet ovat enemmän kuin 150 kertaa enemmän kuin aurinkoomme massa", sanoi tähtitieteilijä Donald F. Figer avaruusteleskoopin tiedeinstituutti Baltimoressa, Md. ”Teoriat ennustavat, että mitä massiivisempi klusteri, sitä massiivisemmat tähdet siinä ovat. Tarkastelimme yhtä galaksiamme massiivisimmista klustereista ja havaitsimme, että tähti voi muodostua jyrkästi.
”Vakioteoriat ennustavat 20–30 tähteä Arches-klusterissa, joiden massat ovat välillä 130–1000 aurinkoa. Mutta emme löytäneet yhtään. Jos he olisivat muodostuneet, olisimme nähneet heidät. Jos ennuste oli vain yksi tai kaksi tähteä ja emme nähneet yhtään, voisimme väittää, että tuloksemme voi johtua tilastollisista virheistä. "
Figer jatkaa seurantatutkimuksia määrittääkseen ylärajan muissa tähtiklustereissa hänen tuloksensa testaamiseksi. Hänen havaintonsa ovat yhdenmukaisia galaksissamme olevien pienemmän massan tähtiklustereiden tilastollisten tutkimusten ja galaktisen naapurimme, suuren magelaanisen pilven, R136-nimisen massiivisen tähtiklusterin havaintojen kanssa. Tuossa klusterissa tähtitieteilijät havaitsivat, että tähtiä ei ollut luotu yli 150 aurinkomassalla.
Tähtitieteilijät ovat olleet epävarmoja siitä, kuinka suuri tähti voi saada, ennen kuin se ei pysty pitämään itseään yhdessä ja puhaltaa itsensä. Jopa tekniikan kehityksen myötä, tähtitieteilijät eivät tiedä tarpeeksi tähtiä muodostuvan prosessin yksityiskohdista tähdetietojen yläraja-arvon määrittämiseksi. Siksi teoriat ovat ennustaneet, että tähdet voivat olla missä tahansa välillä 100 - 1000 kertaa massiivisemmat kuin aurinkoomme. Tähtien pienemmän painorajan ennustaminen on ollut helpompaa. Esineet, jotka ovat vähemmän kuin yksi kymmenesosa aurinkomassasta, eivät ole riittävän tuhoisia ydinfuusion ylläpitämiseksi ytimessään ja loistavat tähtenä.
Tämän havainnon tekeminen oli niin hankala, että Figer vietti seitsemän vuotta hämmentäen Hubblen tietoja. Tulokset julkaistaan Nature-lehden 10. maaliskuuta ilmestyvässä lehdessä.
"Tietäen, että satunnaiset korvausvaatimukset vaativat ylimääräisiä todisteita, raaputin päätäni pitkään yrittääksesi selvittää, miksi tulos saattaa olla väärä", hän sanoi.
Figer käytti Hubblen lähellä olevaa infrapunakameraa ja moniobjektiospektrometriä tutkimaan satoja tähtiä 6 - 130 aurinkomassasta. (Vaikka Figer ei löytänyt yhtään tähteä, joka olisi suurempi kuin 130 aurinkomassaa, hän asetti konservatiivisesti ylärajaksi 150 aurinkomassasta.) Arches-klusteri on nuori, noin 2 - 2,5 miljoonaa vuotta vanha ja asuu 25 000 valovuoden päässä. galaksin napa, massiivisen tähtien muodostumisen lepää. Tällä karkealla ja tummalla alueella valtavat kaasupilvet törmäävät behemotitähteiksi.
Hubblen infrapunakamera soveltuu hyvin kaareiden analysointiin, koska se tunkeutuu galaksiamme pölyiseen ytimeen ja tuottaa teräviä kuvia, jolloin teleskooppi näkee yksittäiset tähdet tiiviisti pakatussa klusterissa. Figer arvioi tähtimassat mittaamalla klusterin ikä ja yksittäisten tähtiä vaaleus. Hän teki yhteistyötä myös Madridissa sijaitsevan Instituto de Estructura de la Materian Francisco Najarron kanssa, joka tuotti yksityiskohtaisia malleja klusterin tähtien massojen, kemiallisten määrien ja ikien vahvistamiseksi.
Klusterin on täytettävä pitkä luettelo tähtitieteilijöille, jotta sitä voidaan käyttää massan ylärajan tunnistamiseen. Rypäleen on oltava riittävän mojova, noin 10 000 aurinkoista massaa, jotta saadaan tähtiä, jotka ovat riittävän suuria koettamaan ylärajan. Klusteri ei myöskään voi olla liian nuori tai liian vanha. Valitaan vanhempi klusteri? yli 2,5 miljoonaa vuotta? tarkoittaa, että monet massiivisista nuorista tähtiä ovat jo räjähtineet supernovoiksi. Hyvin nuoressa klusterissa? alle 2 miljoonaa vuotta vanha? monet tähdet ovat yhä varttuneena syntymäpölypilvissään, eikä tähtitieteilijät näe niitä.
Toinen tärkeä tekijä on klusterin etäisyys maasta. Tähtitieteilijöiden on tiedettävä klusterin etäisyys, jotta voidaan arvioida luotettavasti sen tähdet, joka on avaimen aine, jota käytetään tähden massan arvioimiseen. Klusterin on myös oltava riittävän lähellä nähdäksesi yksittäisiä tähtiä. Arches-klusteri on ainoa galaksi, joka täyttää kaikki nämä vaatimukset, Figer sanoi.
Kaaret syrjäyttävät melkein kaikki muut galaksissa olevat tähtiryhmät. Kun massa vastaa yli 10 000 tähteä, kuten aurinkoomme, hirviöklusteri on 10 kertaa raskaampi kuin tyypilliset nuoret tähtiklusterit, kuten Orion-klusteri, joka on hajallaan Linnunradan kautta. Jos galaktinen naapurustomme olisi täynnä tähtiä, yli 100 000 tähteä täyttäisi avaruuden tyhjiön aurinkoomme ja lähimmän naapurimme, tähti Alpha Centaurin, 4,3 valovuoden päässä. Tähtitieteilijöiden arvion mukaan vain yksi jokaisesta 10 miljoonasta tähdestä galaksissa on yhtä kirkas kuin Arches-rypäleen tähdet. Ainakin kymmenen klusterin tähtiä painaa noin sata kertaa aurinkomme massan.
Figer varoittaa, että yläraja ei sulje pois tähtiä, jotka ovat suurempia kuin 150 aurinko massaa. Tällaiset mojovaiset tähdet, jos niitä on olemassa, olisivat voineet saada painoa sulautumalla yhteen toiseen massiiviseen tähtiin. Esimerkiksi nuori Pistol-tähti, joka sijaitsee lähellä galaktista napaamme, on 150 - 250 kertaa massiivisempi kuin aurinkoomme. Tämä behemoth-tähti näyttää kuitenkin olevan paikallaan, koska se asuu vanhempien tähtien naapurustossa. Yksi tapa selittää tämä ilmeinen paradoksi, Figer sanoi, on, että Pistol voi olla ”uudestisyntynyt” tähti, joka muodostuu kahden tähden sulautumisesta. Hänen selitys ei ole vain teoria. Tähtitieteilijät ovat löytäneet vanhoja tähtiä, jotka ovat syntyneet uudelleen sulautumalla muihin tähtiin muinaisissa pyöreissä tähtiklustereissa.
Pistoli voi myös olla osa kaksoistähteiden järjestelmää, joka on naamioitunut yhdeksi jättilähdeksi. Kahta tähteä ei ole paljastunut, koska niitä ei voida selvittää edes Hubble-kaukoputkella.
Kaksinkertaisen tähden järjestelmät, jotka tähtitieteilijät myös varoittavat, voisivat muodostaa joitain Arches-klusterin massiivisimmista tähtiistä. Tämä tarkoittaa, että kaarejen yläraja voi olla alle 150 aurinkoa, mutta ei yhtään korkeampi.
Figerin seuraava askel on tarkistaa useampia klustereita hänen painorajansa testaamiseksi. Useat kaukoputket, mukaan lukien Spitzer-avaruusteleskooppi, ovat etsineet uusia tähtiryhmiä Linnunradallamme. Kahden viime vuoden aikana galaksissamme tunnettujen klustereiden lukumäärä on kaksinkertaistunut muutamasta sadasta 500: een, Figer sanoi. Monet äskettäin löydetyistä klustereista on koottu Two Micron All Sky Survey (2MASS) -luetteloon. Figer on jo tunnistanut noin 130 näistä uusista klustereista mahdollisiksi tutkittavaksi. NASA on tunnustanut Figerin tärkeän työn myöntämällä hänelle viisivuotisen Long Term Space Astrophysics -palkinnon, joka tukee hänen metsästystä Linnunradan massiivisimpiin tähtiin.
Alkuperäinen lähde: Hubble-lehdistötiedote
