Tähtien muodostuminen on yksi maailmankaikkeuden perusilmiöistä. Tähteiden sisällä Ison Bangin alkumateriaali jalostetaan raskaammiksi elementeiksi, joita havaitsemme tänään. Tietyntyyppisten tähdetyyppien laajennetussa ilmakehässä nämä elementit yhdistyvät monimutkaisemmiksi järjestelmiksi, kuten molekyyleiksi ja pölyjyväksi, rakennuspalikoiksi uusille planeetoille, tähtiille ja galakseille ja viime kädessä elämälle. Väkivaltaiset tähtiä muodostavat prosessit antavat muuten tylsät galaksit paistaa syvän avaruuden pimeydessä ja tehdä niistä meille näkyviä suurella etäisyydellä.
Tähtien muodostuminen alkaa tähtien välisten pilvien tiheimpien osien romahtamisella, alueilla, joille on ominaista suhteellisen korkea molekyylikakaasun ja pölyn pitoisuus, kuten Orion-kompleksi (ESO PR Photo 20/04) ja Galaktisen keskuksen alueella (ESO: n lehdistötiedote 26 / 03). Koska tämä kaasu ja pöly ovat aikaisemman tähtimuodostumisen tuotteita, on pitänyt olla varhainen aikakausi, jolloin niitä ei vielä ollut olemassa.
Mutta miten ensimmäiset tähdet sitten muodostuivat? Tosiaankin, ”ensisijaisen tähden muodostumisen” kuvaaminen ja selittäminen - ilman molekyylisiä kaasuja ja pölyä - on merkittävä haaste nykyajan astrofysiikassa.
Erityinen suhteellisen pienten galaksien luokka, joka tunnetaan nimellä “sinisen kääpiön galaksit”, tarjoaa mahdollisesti läheisiä ja nykyaikaisia esimerkkejä siitä, mitä on tapahtunut varhaisessa maailmankaikkeudessa ensimmäisten tähtien muodostumisen aikana. Nämä galaksit ovat köyhiä pölyssä ja raskaampia. Ne sisältävät tähtienvälisiä pilviä, jotka joissain tapauksissa näyttävät olevan melko samankaltaisia kuin ensisijaiset pilvet, joista ensimmäiset tähdet muodostuivat. Ja silti, huolimatta pölyn ja molekyylikaasun suhteellisesta puutteesta, jotka muodostavat tähtien muodostumisen perusaineosat, kuten tiedämme siitä Linnunradalta, nuo siniset kääpiögalaksit sijaitsevat joskus erittäin aktiivisilla tähtiä muodostavilla alueilla. Siksi, tutkimalla näitä alueita, saatamme toivoa ymmärtävän paremmin tähtiä muodostavia prosesseja varhaisessa maailmankaikkeudessa.
Erittäin aktiivinen tähtimuodostus NGC 5253: ssa
NGC 5253 on yksi lähimmistä tunnetuista sinisen kääpiön galakseista; se sijaitsee noin 11 miljoonan valovuoden etäisyydellä eteläisen Centaurus-konstellaation suuntaan. Jokin aika sitten joukko eurooppalaisia tähtitieteilijöitä [1] päätti tutkia tarkemmin tätä kohdetta ja tutkia tähtiä muodostavia prosesseja tämän galaksin alkeellisessa ympäristössä.
Totta, NGC 5253 sisältää hiukan pölyä ja raskaampia alkuaineita, mutta huomattavasti vähemmän kuin oma Linnunradan galaksi. Se on kuitenkin varsin äärimmäinen tähtien voimakkaan muodostumisen kohdalla, tähtitieteellisessä terminologiassa runsas ”tähtipuhdasgalaksi” ja ensisijainen kohde laajamittaisten tähmien muodostumisen yksityiskohtaisiin tutkimuksiin.
ESO PR Photo 31a / 04 tarjoaa vaikuttavan näkymän NGC 5253. Tämä yhdistelmäkuva perustuu läheiseen infrapunavalotukseen, joka saadaan monimuotoisella ISAAC-instrumentilla, joka on asennettu 8,2 m: n VLT Antu-teleskooppiin ESO Paranal Observatoryssa (Chile). , samoin kuin kaksi kuvaa optisessa aaltoalueessa, joka on saatu Hubble Space Telescope -arkistosta (sijaitsee ESO Garching). VLT-kuva (K-kaistalla aallonpituudella 2,16 um) koodataan punaisella, HST-kuvat ovat vastaavasti sinisiä (V-kaista 0,55 um) ja vihreitä (I-kaista 0,79 um).
VLT: n valtava keräyskyky ja hieno optinen laatu mahdollistivat erittäin yksityiskohtaisen lähi-infrapunakuvan saamisen (vrt. PR Photo 31b / 04) vain 5 minuutin kestävän valotuksen aikana. Paranalin erinomaiset ilmakehän olosuhteet havainnon aikaan (nähden 0,4 kaarisekuntia) sallivat avaruudessa ja maassa olevien tietojen yhdistämisen värikuvaksi tästä mielenkiintoisesta esineestä.
Suurin pölykaista on näkyvissä galaksin länsipuolella (oikealla), mutta pölypisteitä on näkyvissä kaikkialla yhdessä suuren määrän värikkäitä tähtiä ja tähtiklusterit. Eri värisävyt viittaavat esineiden ikään ja tähtien välisen pölyn aiheuttamaan hämärtymisasteeseen. Lähi-infrapuna VLT-kuva tunkeutuu pölypilvistä paljon paremmin kuin optiset HST-kuvat, ja jotkut syvästi upotetut esineet, joita ei havaita optisissa, näkyvät siksi punaisena yhdistetyssä kuvassa.
Mittaamalla näiden "piilotettujen" esineiden koon ja infrapunavalon kirkkauden, tähtitieteilijät pystyivät erottamaan tähdet tähtiyksiköistä; niiden lukumäärä on vähintään 115 klusteria. Heidän ikänsä oli myös mahdollista saada - noin 50 heistä on tähtitieteellisesti hyvin nuoria, alle 20 miljoonaa vuotta. Rypäletähtien massajakauma vastaa niitä, jotka havaittiin rypäleissä muissa tähtipurskeissa sijaitsevissa galakseissa, mutta suuri määrä nuoria klustereita ja tähtiä on poikkeuksellinen niin pienessä galaksissa kuin NGC 5253.
Kun saadaan kuvia NGC 5253: sta vähitellen pidemmillä aallonpituuksilla, vrt. ESO PR Photo 31c / 04, joka otettiin VLT: n kanssa L-kaistalla (aallonpituus 3,7 um), galaksi näyttää aivan erilaiselta. Se ei enää osoita K-kaistakuvassa näkyvien lähteiden rikkautta, ja sitä hallitsee nyt yksi kirkas esine. Suurten havaintojen avulla eri aallonpituusalueilla, optisesta radioon, tähtitieteilijät havaitsevat, että tämä yksittäinen esine emittoi yhtä paljon energiaa spektrin infrapunaosassa kuin koko galaksi optisella alueella. Eri aallonpituuksilla säteilytetyn energian määrä osoittaa, että se on nuori (muutama miljoona vuotta vanha), erittäin massiivinen (yli miljoona aurinkokerrosta) tähtiklusteri, upotettuna tiheään ja raskaaseen pölypilveen (yli 100 000 aurinkokerrosta pölyä) ; PR Photo 31c / 04: ssä näkyvä päästö tulee tästä pölystä).
Näkymä alkuun
Nämä tulokset osoittavat, että niin pieni galaksi kuin NGC 5253, melkein 100 kertaa pienempi kuin oma Linnunradan galaksi, voi tuottaa satoja kompakteja tähtiklustereita. Nuorimmat näistä klustereista ovat edelleen syvästi upotettuina synnyttäviin pilviinsa, mutta kun niitä havaitaan infrapunaherkillä instrumenteilla, kuten ISAAC VLT: llä, ne erottuvat todella kirkkaina esineinä.
Massiivisin näistä klustereista pitää sisällään noin miljoonan aurinkomassan ja paistaa jopa 5000 erittäin kirkkaata massiivista tähteä. Se voi hyvinkin olla samanlainen kuin niiden vanhojen globaalien klustereiden varhaisissa maailmankaikkeuksissa, joita nyt tarkkailemme suurissa galakseissa, kuten Linnunrata. Tässä mielessä NGC 5253 tarjoaa meille suoran kuvan oman alkuvaiheemme suhteen.
Merkintä
[1] Ryhmään kuuluvat Giovanni Cresci (Firenzen yliopisto, Italia), Leonardo Vanzi (ESO-Chile) ja Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Ranska). Lisätietoja tästä tutkimuksesta on saatavana tutkimuspaperissa (”CC: n Tähtiklusteripopulaatio NGC 5253”, kirjoittanut G. Cresci et al.), Joka ilmestyy pian johtavassa tutkimuslehdessä Astronomy & Astrophysics (esijulkaisu on saatavana astrofofina / 0411486).
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
Tässä on lisätietoja siitä, kuinka tähdet muodostuvat.
