Ο σχηματισμός αστεριών είναι ένα από τα πιο βασικά φαινόμενα στο Σύμπαν. Μέσα στα αστέρια, το αρχέγονο υλικό από τη Μεγάλη Έκρηξη επεξεργάζεται σε βαρύτερα στοιχεία που παρατηρούμε σήμερα. Στις εκτεταμένες ατμόσφαιρες ορισμένων τύπων αστεριών, αυτά τα στοιχεία συνδυάζονται σε πιο πολύπλοκα συστήματα όπως μόρια και κόκκοι σκόνης, τα δομικά στοιχεία για νέους πλανήτες, αστέρια και γαλαξίες και, τελικά, για τη ζωή. Οι βίαιες διαδικασίες σχηματισμού άστρων αφήνουν τους θαμπούς γαλαξίες να λάμπουν στο σκοτάδι του βαθέως διαστήματος και να τους κάνουν ορατούς σε εμάς σε μεγάλες αποστάσεις.
Ο σχηματισμός άστρων ξεκινά με την κατάρρευση των πιο πυκνών τμημάτων των διαστρικών νεφών, περιοχές που χαρακτηρίζονται από συγκριτικά υψηλή συγκέντρωση μοριακού αερίου και σκόνης όπως το σύμπλεγμα Ωρίωνα (ESO PR Φωτογραφία 20/04) και η περιοχή του Γαλαξιακού Κέντρου (Δελτίο Τύπου ESO 26/ 03). Δεδομένου ότι αυτό το αέριο και η σκόνη είναι προϊόντα προγενέστερου σχηματισμού άστρων, πρέπει να υπήρχε μια πρώιμη εποχή που δεν υπήρχαν ακόμη.
Πώς όμως σχηματίστηκαν τότε τα πρώτα αστέρια; Πράγματι, η περιγραφή και η εξήγηση του «πρωταρχικού σχηματισμού άστρων» – χωρίς μοριακό αέριο και σκόνη – είναι μια μεγάλη πρόκληση στη σύγχρονη Αστροφυσική.
Μια συγκεκριμένη κατηγορία σχετικά μικρών γαλαξιών, γνωστοί ως «Γαλαξίες Μπλε Νάνοι», πιθανώς παρέχουν κοντινά και σύγχρονα παραδείγματα του τι μπορεί να συνέβη στο πρώιμο Σύμπαν κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των πρώτων άστρων. Αυτοί οι γαλαξίες είναι φτωχοί σε σκόνη και βαρύτερα στοιχεία. Περιέχουν διαστρικά νέφη τα οποία, σε ορισμένες περιπτώσεις, φαίνεται να είναι αρκετά παρόμοια με εκείνα τα αρχέγονα νέφη από τα οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια. Και όμως, παρά τη σχετική έλλειψη της σκόνης και του μοριακού αερίου που αποτελούν τα βασικά συστατικά για το σχηματισμό άστρων, όπως τον γνωρίζουμε από τον Γαλαξία μας, αυτοί οι Γαλαξίες Μπλε Νάνοι φιλοξενούν μερικές φορές πολύ ενεργές περιοχές σχηματισμού άστρων. Έτσι, μελετώντας αυτές τις περιοχές, ίσως ελπίζουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τις διαδικασίες σχηματισμού άστρων στο πρώιμο Σύμπαν.
Πολύ ενεργός σχηματισμός αστεριών στο NGC 5253
Ο NGC 5253 είναι ένας από τους πλησιέστερους από τους γνωστούς Γαλαξίες Μπλε Νάνους. βρίσκεται σε απόσταση περίπου 11 εκατομμυρίων ετών φωτός προς την κατεύθυνση του νότιου αστερισμού του Κενταύρου. Πριν από λίγο καιρό, μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων [1] αποφάσισε να ρίξει μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτό το αντικείμενο και να μελετήσει τις διαδικασίες σχηματισμού άστρων στο αρχέγονο περιβάλλον αυτού του γαλαξία.
Είναι αλήθεια ότι ο NGC 5253 περιέχει λίγη σκόνη και βαρύτερα στοιχεία, αλλά σημαντικά λιγότερα από τον δικό μας Γαλαξία. Ωστόσο, είναι αρκετά ακραίο ως τοποθεσία έντονου σχηματισμού άστρων, ένας άφθονος «γαλαξίας με αστερίες» στην αστρονομική ορολογία και ένα πρωταρχικό αντικείμενο για λεπτομερείς μελέτες σχηματισμού άστρων μεγάλης κλίμακας.
Το ESO PR Photo 31a/04 παρέχει μια εντυπωσιακή άποψη του NGC 5253. Αυτή η σύνθετη εικόνα βασίζεται σε μια έκθεση κοντά στο υπέρυθρο που λαμβάνεται με το όργανο πολλαπλών λειτουργιών ISAAC που είναι τοποθετημένο στο τηλεσκόπιο VLT Antu 8,2 μέτρων στο Παρατηρητήριο ESO Paranal (Χιλή) , καθώς και δύο εικόνες στην οπτική ζώνη κυμάτων που ελήφθησαν από το αρχείο δεδομένων του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble (που βρίσκεται στο ESO Garching). Η εικόνα VLT (στη ζώνη Κ σε μήκος κύματος 2,16 μm) κωδικοποιείται με κόκκινο χρώμα, οι εικόνες HST είναι μπλε (ζώνη V στα 0,55 μm) και πράσινες (ζώνη I στα 0,79 μm), αντίστοιχα.
Η τεράστια ικανότητα συλλογής φωτός και η εξαιρετική οπτική ποιότητα του VLT κατέστησαν δυνατή τη λήψη της πολύ λεπτομερούς εικόνας κοντά στο υπέρυθρο (βλ. PR Photo 31b/04) κατά τη διάρκεια μιας έκθεσης διάρκειας μόνο 5 λεπτών. Οι εξαιρετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες του Paranal τη στιγμή της παρατήρησης (βλέποντας 0,4 τόξο δευτερολέπτου) επιτρέπουν τον συνδυασμό δεδομένων που βασίζονται στο διάστημα και του εδάφους σε μια έγχρωμη φωτογραφία αυτού του ενδιαφέροντος αντικειμένου.
Μια μεγάλη λωρίδα σκόνης είναι ορατή στη δυτική (δεξιά) πλευρά του γαλαξία, αλλά κομμάτια σκόνης είναι ορατά παντού, μαζί με μεγάλο αριθμό πολύχρωμων αστεριών και αστρικών σμηνών. Οι διαφορετικές χρωματικές αποχρώσεις είναι ενδεικτικές της ηλικίας των αντικειμένων και του βαθμού σκίασης από τη διαστρική σκόνη. Η εγγύς υπέρυθρη εικόνα VLT διεισδύει στα σύννεφα σκόνης πολύ καλύτερα από τις οπτικές εικόνες HST και ορισμένα βαθιά ενσωματωμένα αντικείμενα που δεν ανιχνεύονται στο οπτικό, επομένως εμφανίζονται ως κόκκινα στη συνδυασμένη εικόνα.
Μετρώντας το μέγεθος και την υπέρυθρη φωτεινότητα καθενός από αυτά τα «κρυμμένα» αντικείμενα, οι αστρονόμοι κατάφεραν να διακρίνουν τα αστέρια από τα αστρικά σμήνη. μετρούν όχι λιγότερο από 115 συστάδες. Ήταν επίσης δυνατό να εξαχθεί η ηλικία τους – περίπου 50 από αυτούς είναι πολύ νέοι από αστρονομικούς όρους, λιγότερο από 20 εκατομμύρια χρόνια. Η κατανομή των μαζών των αστεριών του σμήνου μοιάζει με αυτή που παρατηρείται σε σμήνη σε άλλους γαλαξίες με αστρική έκρηξη, αλλά ο μεγάλος αριθμός νεαρών σμηνών και αστεριών είναι εξαιρετικός σε έναν γαλαξία τόσο μικρό όσο ο NGC 5253.
Όταν λαμβάνονται εικόνες του NGC 5253 σε προοδευτικά μεγαλύτερα μήκη κύματος, βλ. ESO PR Photo 31c/04 που τραβήχτηκε με το VLT στη ζώνη L (μήκος κύματος 3,7 μm), ο γαλαξίας φαίνεται αρκετά διαφορετικός. Δεν εμφανίζει πλέον τον πλούτο των πηγών που εμφανίζονται στην εικόνα της ζώνης K και πλέον κυριαρχείται από ένα μόνο φωτεινό αντικείμενο. Μέσω ενός μεγάλου αριθμού παρατηρήσεων σε διαφορετικές περιοχές μήκους κύματος, από το οπτικό έως το ραδιόφωνο, οι αστρονόμοι διαπιστώνουν ότι αυτό το μεμονωμένο αντικείμενο εκπέμπει τόση ενέργεια στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος όση και ολόκληρος ο γαλαξίας στην οπτική περιοχή. Η ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται σε διαφορετικά μήκη κύματος δείχνει ότι είναι ένα νέο (μερικά εκατομμύρια χρόνια), πολύ ογκώδες (περισσότερες από ένα εκατομμύριο ηλιακές μάζες) αστρικό σμήνος, ενσωματωμένο σε ένα πυκνό και βαρύ σύννεφο σκόνης (περισσότερες από 100.000 ηλιακές μάζες σκόνης , η εκπομπή που φαίνεται στην PR Φωτογραφία 31c/04 προέρχεται από αυτή τη σκόνη).
Μια άποψη προς την αρχή
Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ένας τόσο μικροσκοπικός γαλαξίας όσο ο NGC 5253, σχεδόν 100 φορές μικρότερος από τον δικό μας γαλαξία Γαλαξία, μπορεί να δημιουργήσει εκατοντάδες συμπαγή αστρικά σμήνη. Τα νεότερα από αυτά τα σμήνη εξακολουθούν να είναι βαθιά ενσωματωμένα στα γενέθλια σύννεφα τους, αλλά όταν παρατηρούνται με όργανα ευαίσθητα στο υπέρυθρο όπως το ISAAC στο VLT, ξεχωρίζουν ως πολύ φωτεινά αντικείμενα.
Το πιο ογκώδες από αυτά τα σμήνη έχει περίπου ένα εκατομμύριο ηλιακές μάζες και λάμπει έως και 5000 πολύ φωτεινά αστέρια μεγάλης μάζας. Μπορεί κάλλιστα να είναι πολύ παρόμοιο με τους προγόνους στο πρώιμο Σύμπαν των παλαιών σφαιρωτών σμηνών που παρατηρούμε τώρα σε μεγάλους γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας. Υπό αυτή την έννοια, το NGC 5253 μας παρέχει μια άμεση άποψη προς τις αρχές μας.
Σημείωση
[1] Η ομάδα αποτελείται από τους Giovanni Cresci (Πανεπιστήμιο της Φλωρεντίας, Ιταλία), Leonardo Vanzi (ESO-Χιλή) και Marc Sauvage (CEA/DSN/DAPNIA, Saclay, Γαλλία). Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την παρούσα έρευνα είναι διαθέσιμες σε μια ερευνητική εργασία («The Star Cluster πληθυσμός του NGC 5253» από τους G. Cresci et al.) που θα εμφανιστεί σύντομα στο κορυφαίο ερευνητικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics (μια προέκδοση είναι διαθέσιμη ως astro-ph /0411486).
Αρχική πηγή: Δελτίο Ειδήσεων ESO
Εδώ είναι περισσότερες πληροφορίες σχετικά με πώς σχηματίζονται τα αστέρια .
