Τα σμήνη σούπερ αστεριών είναι ομάδες από εκατοντάδες χιλιάδες πολύ νεαρά αστέρια συσκευασμένα σε έναν απίστευτα μικρό όγκο. Αντιπροσωπεύουν τα πιο ακραία περιβάλλοντα στα οποία μπορούν να σχηματιστούν αστέρια και πλανήτες.
Μέχρι τώρα, τα σμήνη σούπερ αστεριών ήταν γνωστό ότι υπήρχαν μόνο πολύ μακριά, κυρίως σε ζεύγη ή ομάδες γαλαξιών που αλληλεπιδρούν. Τώρα, ωστόσο, μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων [1] χρησιμοποίησε τα τηλεσκόπια του ESO για να αποκαλύψει ένα τέτοιο αντικείμενο τέρας μέσα στον δικό μας Γαλαξία, τον Γαλαξία μας, σχεδόν, αλλά όχι ακριβώς, στην αυλή μας!
Η πρόσφατα ανακαλυφθείσα τεράστια δομή είναι κρυμμένη πίσω από ένα μεγάλο σύννεφο σκόνης και αερίου και αυτός είναι ο λόγος που χρειάστηκε τόσος καιρός για να αποκαλυφθεί η πραγματική της φύση. Είναι γνωστό ως 'Westerlund 1' και είναι χίλιες φορές πιο κοντά από οποιοδήποτε άλλο σούπερ αστρικό σμήνος γνωστό μέχρι τώρα. Είναι αρκετά κοντά που οι αστρονόμοι μπορούν τώρα να διερευνήσουν τη δομή του με κάποια λεπτομέρεια.
Το Westerlund 1 περιέχει εκατοντάδες αστέρια μεγάλης μάζας, μερικά λάμπουν με λαμπρότητα σχεδόν ενός εκατομμυρίου ήλιου και μερικά δύο χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο (τόσο μεγάλη όσο η τροχιά του Κρόνου)! Πράγματι, αν ο Ήλιος βρισκόταν στην καρδιά αυτού του αξιοσημείωτου σμήνος, ο ουρανός μας θα ήταν γεμάτος από εκατοντάδες αστέρια τόσο φωτεινά όσο η πανσέληνος. Το Westerlund 1 είναι ένα μοναδικό φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη της ακραίας αστρικής φυσικής, βοηθώντας τους αστρονόμους να ανακαλύψουν πώς ζουν και πεθαίνουν τα αστέρια με τη μεγαλύτερη μάζα του Γαλαξία μας.
Από τις παρατηρήσεις τους, οι αστρονόμοι συμπεραίνουν ότι αυτό το ακραίο σμήνος πιθανότατα περιέχει όχι λιγότερο από 100.000 φορές τη μάζα του Ήλιου, και όλα τα αστέρια του βρίσκονται σε μια περιοχή με διάμετρο μικρότερο από 6 έτη φωτός. Έτσι, το Westerlund 1 φαίνεται να είναι το πιο ογκώδες συμπαγές νεαρό σμήνος που έχει εντοπιστεί στον Γαλαξία του Γαλαξία.
Σούπερ αστρικά σμήνη
Τα αστέρια γεννιούνται γενικά σε μικρές ομάδες, κυρίως σε λεγόμενα «ανοικτά σμήνη» που συνήθως περιέχουν μερικές εκατοντάδες αστέρια. Από ένα ευρύ φάσμα παρατηρήσεων, οι αστρονόμοι συμπεραίνουν ότι ο ίδιος ο Ήλιος γεννήθηκε σε ένα τέτοιο σμήνος, περίπου 4.500 εκατομμύρια χρόνια πριν.
Σε ορισμένους ενεργούς γαλαξίες («αστρική έκρηξη»), οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει βίαια επεισόδια σχηματισμού άστρων (βλ., για παράδειγμα, ESO Press Photo 31/04), που οδηγούν στην ανάπτυξη σμήνων σούπερ αστεριών, το καθένα από τα οποία περιέχει πολλά εκατομμύρια αστέρια.
Τέτοια γεγονότα ήταν προφανώς κοινά κατά τη διάρκεια της παιδικής ηλικίας του Γαλαξία, πριν από περισσότερα από 12.000 εκατομμύρια χρόνια: τα πολλά σφαιρικά σμήνη γαλαξιών – τα οποία είναι σχεδόν τόσο παλιά όσο ο Γαλαξίας μας (π.χ. ESO PR 20/04) – πιστεύεται ότι είναι όντως απομεινάρια πρώιμων σούπερ αστρικά σμήνη.
Όλα τα σμήνη σούπερ αστεριών που έχουν παρατηρηθεί μέχρι στιγμής σε γαλαξίες με εκρήξεις αστεριών είναι πολύ μακρινά. Δεν είναι δυνατό να ξεχωρίσεις τα μεμονωμένα αστέρια τους, ακόμη και με την πιο προηγμένη τεχνολογία. Αυτό περιπλέκει δραματικά τη μελέτη τους και ως εκ τούτου οι αστρονόμοι ανυπομονούν εδώ και πολύ καιρό να βρουν τέτοια σμήνη στη γειτονιά μας προκειμένου να διερευνήσουν τη δομή τους με πολύ περισσότερες λεπτομέρειες.
Τώρα, μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων [1] το πέτυχε επιτέλους, χρησιμοποιώντας αρκετά από τα τηλεσκόπια της ESO στο αστεροσκοπείο La Silla (Χιλή).
Westerlund 1
Το ανοιχτό σμήνος Westerlund 1 βρίσκεται στον νότιο αστερισμό Ara (ο αστερισμός του Βωμού). Ανακαλύφθηκε το 1961 από την Αυστραλία από τον Σουηδό αστρονόμο Bengt Westerlund, ο οποίος αργότερα μετακόμισε από εκεί για να γίνει διευθυντής του ESO στη Χιλή (1970 – 74). Αυτό το σμήνος βρίσκεται πίσω από ένα τεράστιο διαστρικό σύννεφο αερίου και σκόνης, το οποίο εμποδίζει το μεγαλύτερο μέρος του ορατού φωτός του. Ο συντελεστής θαμπώματος είναι πάνω από 100.000 – και αυτός είναι ο λόγος που χρειάστηκε τόσος χρόνος για να αποκαλυφθεί η πραγματική φύση αυτού του συγκεκριμένου συμπλέγματος.
Το 2001, η ομάδα αστρονόμων εντόπισε περισσότερα από δώδεκα εξαιρετικά θερμά και περίεργα άστρα στο σμήνος, τα λεγόμενα αστέρια «Wolf-Rayet». Έκτοτε έχουν μελετήσει εκτενώς το Westerlund 1 με διάφορα τηλεσκόπια ESO.
Χρησιμοποίησαν εικόνες από το Wide Field Imager (WFI) συνδεδεμένο στο ESO/MPG 2,2 m καθώς και από την κάμερα SUperb Seeing Imager 2 (SuSI2) στο τηλεσκόπιο Νέας Τεχνολογίας ESO 3,5 m (NTT). Από αυτές τις παρατηρήσεις, μπόρεσαν να αναγνωρίσουν περίπου 200 αστέρια-μέλη σμηνών.
Για να προσδιορίσουν την αληθινή φύση αυτών των άστρων, οι αστρονόμοι στη συνέχεια πραγματοποίησαν φασματοσκοπικές παρατηρήσεις περίπου στο ένα τέταρτο από αυτά. Για αυτό, χρησιμοποίησαν το φασματογράφο Boller & Chivens στο τηλεσκόπιο ESO 1,52 m και το ESO Multi-Mode Instrument (EMMI) στο NTT.
Ένας εξωτικός ζωολογικός κήπος
Αυτές οι παρατηρήσεις έχουν αποκαλύψει έναν μεγάλο πληθυσμό από πολύ φωτεινά και ογκώδη, αρκετά ακραία αστέρια. Μερικοί θα γέμιζαν το χώρο του ηλιακού συστήματος εντός της τροχιάς του Κρόνου (περίπου 2.000 φορές μεγαλύτερος από τον Ήλιο!), άλλοι είναι τόσο φωτεινοί όσο ένα εκατομμύριο Ήλιοι.
Το Westerlund 1 είναι προφανώς ένας φανταστικός αστρικός ζωολογικός κήπος, με έναν πιο εξωτικό πληθυσμό και μια αληθινή αστρονομική μπόνους. Όλα τα αστέρια που εντοπίστηκαν είναι εξελιγμένα και πολύ ογκώδη, καλύπτοντας όλο το φάσμα των αστρικών παραξενιών από αστέρια Wolf-Rayet, υπεργίγαντες OB, κίτρινους υπεργίγαντες (σχεδόν τόσο φωτεινούς όσο ένα εκατομμύριο Ήλιους) και Φωτεινές Μπλε Μεταβλητές (παρόμοια με το εξαιρετικό αντικείμενο Eta Carinae - βλ. ESO PR 31/03).
Όλα τα αστέρια που έχουν αναλυθεί μέχρι στιγμής στο Westerlund 1 ζυγίζουν τουλάχιστον 30-40 φορές περισσότερο από τον Ήλιο. Επειδή τέτοια αστέρια έχουν μάλλον σύντομη ζωή – αστρονομικά μιλώντας – το Westerlund 1 πρέπει να είναι πολύ νέο. Οι αστρονόμοι προσδιορίζουν μια ηλικία κάπου μεταξύ 3,5 και 5 εκατομμυρίων ετών. Έτσι, το Westerlund 1 είναι ξεκάθαρα ένα «νεογέννητο» σύμπλεγμα στον Γαλαξία μας!
Το πιο ογκώδες σύμπλεγμα
Το Westerlund 1 είναι απίστευτα πλούσιο σε αστέρια-τέρατα – μόνο ως ένα παράδειγμα, περιέχει τόσους Κίτρινους Υπεργίγαντες όσο ήταν μέχρι τώρα γνωστοί σε ολόκληρο τον Γαλαξία μας!
«Αν ο Ήλιος βρισκόταν στην καρδιά του Westerlund 1, ο ουρανός θα ήταν γεμάτος αστέρια, πολλά από αυτά φωτεινότερα από την πανσέληνο», σχολιάζει ο Ignacio Negueruela του Universidad de Alicante στην Ισπανία και μέλος της ομάδας.
Η μεγάλη ποσότητα αστεριών με μεγάλη μάζα υποδηλώνει ότι το Westerlund 1 πρέπει να περιέχει έναν τεράστιο αριθμό άστρων. «Στον Γαλαξία μας, εξηγεί ο Simon Clark του University College του Λονδίνου (Ηνωμένο Βασίλειο) και ένας από τους συγγραφείς αυτής της μελέτης, «υπάρχουν περισσότερα από 100 αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο για κάθε αστέρι που ζυγίζει 10 φορές περισσότερο από τον Ήλιο. Το γεγονός ότι βλέπουμε εκατοντάδες τεράστια αστέρια στο Westerlund 1 σημαίνει ότι πιθανότατα περιέχει σχεδόν μισό εκατομμύριο αστέρια, αλλά τα περισσότερα από αυτά δεν είναι αρκετά φωτεινά για να κοιτάξουν μέσα από το σκοτεινό νέφος αερίου και σκόνης». Αυτό είναι δέκα φορές περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο γνωστό νεαρό σμήνος του Γαλαξία.
Το Westerlund 1 είναι πιθανώς πολύ πιο μαζικό από τα πυκνά σμήνη βαρέων αστεριών που υπάρχουν στην κεντρική περιοχή του Γαλαξία μας, όπως τα σμήνη Αψίδων και Πεντάδυμων. Θα απαιτηθούν περαιτέρω παρατηρήσεις σε βάθος υπέρυθρων για να επιβεβαιωθεί αυτό.
Αυτό το σούπερ αστρικό σμήνος παρέχει τώρα στους αστρονόμους μια μοναδική προοπτική προς ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα στο Σύμπαν. Το Westerlund 1 σίγουρα θα προσφέρει νέες ευκαιρίες στη μακροχρόνια αναζήτηση περισσότερων και λεπτότερων λεπτομερειών σχετικά με το πώς σχηματίζονται τα αστέρια, και ιδιαίτερα τα ογκώδη.
… και το πιο πυκνό
Ο μεγάλος αριθμός των αστεριών στο Westerlund 1 δεν ήταν η μόνη έκπληξη που περίμενε τον Clark και τους συναδέλφους του. Από τις παρατηρήσεις τους, τα μέλη της ομάδας διαπίστωσαν επίσης ότι όλα αυτά τα αστέρια είναι συσκευασμένα σε έναν εκπληκτικά μικρό όγκο διαστήματος, πράγματι λιγότερο από 6 έτη φωτός σε διάμετρο. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι λίγο πολύ συγκρίσιμο με την απόσταση των 4 ετών φωτός από το άστρο που βρίσκεται πιο κοντά στον Ήλιο, τον Εγγύς Κενταύρου!
Είναι απίστευτο: η συγκέντρωση στο Westerlund 1 είναι τόσο υψηλή που η μέση απόσταση μεταξύ των αστεριών είναι αρκετά παρόμοια με την έκταση του Ηλιακού Συστήματος.
«Με τόσα πολλά αστέρια σε τόσο μικρό όγκο, μερικά από αυτά μπορεί να συγκρουστούν», οραματίζεται ο Simon Clark. «Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχηματισμό μιας ενδιάμεσης μάζας μαύρης τρύπας μεγαλύτερης μάζας από 100 ηλιακές μάζες. Μπορεί κάλλιστα να έχει ήδη σχηματιστεί ένα τέτοιο τέρας στον πυρήνα του Westerlund 1».
Ο τεράστιος πληθυσμός των ογκωδών αστέρων στο Westerlund 1 υποδηλώνει ότι θα έχει πολύ σημαντικό αντίκτυπο στο περιβάλλον του. Το σμήνος περιέχει τόσα πολλά τεράστια αστέρια που σε ένα χρονικό διάστημα μικρότερο από 40 εκατομμύρια χρόνια, θα είναι η τοποθεσία περισσότερων από 1.500 σουπερνόβα. Ένα γιγάντιο πυροτέχνημα που μπορεί να οδηγήσει ένα σιντριβάνι από γαλαξιακό υλικό!
Επειδή το Westerlund 1 βρίσκεται σε απόσταση μόλις περίπου 10.000 ετών φωτός, οι κάμερες υψηλής ανάλυσης όπως το NAOS/CONICA στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO μπορούν να προσδιορίσουν τα μεμονωμένα αστέρια του. Τέτοιες παρατηρήσεις τώρα αρχίζουν να αποκαλύπτουν μικρότερα αστέρια στο Westerlund 1, συμπεριλαμβανομένων μερικών που έχουν μικρότερη μάζα από τον Ήλιο. Έτσι οι αστρονόμοι θα μπορούν σύντομα να μελετήσουν αυτόν τον εξωτικό γαλαξιακό ζωολογικό κήπο σε μεγάλο βάθος.
Περισσότερες πληροφορίες
Η έρευνα που παρουσιάζεται σε αυτό το Δελτίο Τύπου της ESO θα εμφανιστεί σύντομα στο κορυφαίο ερευνητικό περιοδικό Astronomy and Astrophysics («On the massive starslarship of the Super Star Cluster Westerlund 1» από τον J.S. Clark και τους συνεργάτες του). Το αρχείο PDF είναι διαθέσιμο στον ιστότοπο της A&A. Μια δεύτερη εργασία (“Further Wolf-Rayet stars in the starburst cluster Westerlund 1”, των Ignacio Negueruela και Simon Clark) θα δημοσιευτεί επίσης σύντομα στο Astronomy and Astrophysics. Διατίθεται ως astro-ph/0503303.
Ένα ισπανικό δελτίο τύπου που εκδόθηκε από το Universidad de Alicante είναι διαθέσιμο στον ιστότοπο του Ignacio Negueruela.
Σημείωση
[1]: Η ομάδα αποτελείται από τους Simon Clark (University College London, UK), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Ισπανία), Paul Crowther (Πανεπιστήμιο του Sheffield, UK), Simon Goodwin (Πανεπιστήμιο της Ουαλίας, Κάρντιφ, UK) , Rens Waters (Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ) και Sean Dougherty (Dominion Radio Astrophysical Observatory).
Αρχική πηγή: Δελτίο Ειδήσεων ESO
