Σε αντίθεση με τους ανθρώπους, τα αστέρια γεννιούνται με όλο το βάρος που θα έχουν ποτέ. Το βάρος γέννησης ενός ανθρώπου κυμαίνεται κατά λίγα κιλά, αλλά το βάρος ενός αστεριού κυμαίνεται από λιγότερο από το δέκατο έως περισσότερο από 100 φορές τη μάζα του Ήλιου μας. Αν και οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι τα αστέρια έρχονται σε μια ποικιλία μαζών, εξακολουθούν να είναι αδιέξοδα όταν πρόκειται να καταλάβουν εάν τα αστέρια έχουν όριο βάρους κατά τη γέννηση.
Τώρα οι αστρονόμοι έχουν κάνει ένα σημαντικό βήμα προς τον καθορισμό ενός ορίου βάρους για τα αστέρια. Χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA, οι αστρονόμοι πραγματοποίησαν την πρώτη άμεση μέτρηση στον Γαλαξία μας, όπου τα αστέρια έχουν όριο στο πόσο μεγάλα μπορούν να σχηματιστούν. Μελετώντας το πυκνότερο γνωστό σύμπλεγμα αστεριών στον γαλαξία μας, το σύμπλεγμα Αψίδων, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι τα αστέρια δεν δημιουργούνται μεγαλύτερα από περίπου 150 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, ή 150 ηλιακές μάζες.
Το εύρημα φέρνει τους αστρονόμους πιο κοντά στην κατανόηση της σύνθετης διαδικασίας σχηματισμού αστεριών και δίνει την ισχυρότερη βάση ακόμη στην ιδέα ότι τα αστέρια έχουν όριο βάρους. Γνωρίζοντας πόσο μεγάλο μπορεί να σχηματιστεί ένα αστέρι μπορεί να προσφέρει σημαντικές ενδείξεις για το πώς το σύμπαν δημιουργεί αστέρια. Τα τεράστια αστέρια είναι οι «μετακινούμενοι και δονητές» του σύμπαντος. Κατασκευάζουν πολλά από τα βαρύτερα στοιχεία του Κόσμου, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία για νέα αστέρια και πλανήτες. Βαριά αστέρια μπορεί επίσης να είναι η πηγή των εκρήξεων ακτίνων γάμμα τιτανικού, οι οποίες πλημμυρίζουν έναν γαλαξία με ακτινοβολία.
"Αυτό είναι ένα απίστευτο σύμπλεγμα που περιέχει μια πλούσια συλλογή από μερικά από τα πιο ογκώδη αστέρια στον γαλαξία, αλλά φαίνεται να λείπει" αστέρια πιο ογκώδη από 150 φορές τη μάζα του Ήλιου μας ", δήλωσε ο αστρονόμος Donald F. Figer του το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Επιστημονικό Ινστιτούτο στη Βαλτιμόρη, Md. "Οι θεωρίες προβλέπουν ότι όσο πιο μαζικό είναι το σύμπλεγμα, τόσο πιο τεράστια τα αστέρια μέσα σε αυτό. Εξετάσαμε ένα από τα πιο μαζικά σμήνη στον γαλαξία μας και διαπιστώσαμε ότι υπάρχει μια απότομη αποκοπή στο πόσο μεγάλο μπορεί να σχηματιστεί ένα αστέρι.
«Οι τυπικές θεωρίες προβλέπουν 20 έως 30 αστέρια στο σύμπλεγμα Arches με μάζες μεταξύ 130 και 1.000 ηλιακών μαζών. Αλλά δεν βρήκαμε κανένα. Αν είχαν σχηματιστεί, θα τους είχαμε δει. Εάν η πρόβλεψη ήταν μόνο ένα ή δύο αστέρια και δεν είδαμε κανένα, τότε θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι το αποτέλεσμα θα μπορούσε να οφείλεται σε στατιστικά λάθη. "
Ο Φίγκερ παρακολουθεί μελέτες παρακολούθησης για να καθορίσει ένα ανώτερο όριο σε άλλες συστάδες αστεριών για να δοκιμάσει το αποτέλεσμα του. Η ανακάλυψή του συνάδει με τις στατιστικές μελέτες συστάδων αστεριών μικρότερης μάζας στον γαλαξία μας και με παρατηρήσεις ενός τεράστιου αστεριού που είναι γνωστό ως R136 στον γαλαξιακό γείτονά μας, το Μεγάλο Μαγγελικό Σύννεφο. Σε αυτό το σύμπλεγμα, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι τα αστέρια δεν δημιουργήθηκαν μεγαλύτερα από 150 ηλιακές μάζες.
Οι αστρονόμοι ήταν αβέβαιοι για το πόσο μεγάλο μπορεί να πάρει ένα αστέρι πριν δεν μπορεί να συγκρατηθεί και να εκτοξευτεί. Ακόμα και με την πρόοδο της τεχνολογίας, οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν αρκετά για τις λεπτομέρειες της διαδικασίας σχηματισμού άστρων για να καθορίσουν ένα ανώτερο όριο μάζας για τα αστέρια. Κατά συνέπεια, οι θεωρίες έχουν προβλέψει ότι τα αστέρια μπορούν να είναι οπουδήποτε μεταξύ 100 και 1.000 φορές πιο μαζικά από τον Ήλιο μας. Η πρόβλεψη χαμηλότερου ορίου βάρους για αστέρια ήταν ευκολότερη. Αντικείμενα κάτω από το ένα δέκατο της ηλιακής μάζας δεν είναι αρκετά μεγάλα για να διατηρήσουν την πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες τους και να λάμψουν ως αστέρια.
Κάνοντας αυτό το εύρημα ήταν τόσο δύσκολο που ο Φίγκερ πέρασε επτά χρόνια προβληματισμός για τα δεδομένα του Χαμπλ. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο τεύχος 10 Μαρτίου του περιοδικού Nature.
«Γνωρίζοντας ότι οι εκπληκτικοί ισχυρισμοί απαιτούν εξαιρετική απόδειξη, ξύξακα το κεφάλι μου για πολύ καιρό προσπαθώντας να καταλάβω γιατί το αποτέλεσμα μπορεί να είναι λάθος», είπε.
Ο Φίγκερ χρησιμοποίησε τη φωτογραφική μηχανή Near Infrared Hubble και το φασματόμετρο πολλαπλών αντικειμένων για να μελετήσει εκατοντάδες αστέρια που κυμαίνονται από 6 έως 130 ηλιακές μάζες. (Παρόλο που ο Figer δεν βρήκε αστέρια μεγαλύτερα από 130 ηλιακές μάζες, έθεσε συντηρητικά το ανώτατο όριο στις 150 ηλιακές μάζες.) Το σύμπλεγμα Arches είναι νεαρός, ηλικίας περίπου 2 έως 2,5 εκατομμυρίων ετών, και κατοικεί 25.000 έτη φωτός μακριά μας κόμβος του γαλαξία, μια εστία μαζικού σχηματισμού αστεριών. Σε αυτήν την τραχιά περιοχή, τεράστια σύννεφα αερίου συγκρούονται για να σχηματίσουν μεγάλα αστέρια.
Η υπέρυθρη κάμερα του Hubble είναι κατάλληλη για την ανάλυση των καμάρων, επειδή διεισδύει στον σκονισμένο πυρήνα του γαλαξία μας και παράγει ευκρινείς εικόνες, επιτρέποντας στο τηλεσκόπιο να βλέπει μεμονωμένα αστέρια σε ένα σφιχτά γεμάτο σύμπλεγμα. Ο Φίγκερ υπολόγισε τις μάζες των αστεριών μετρώντας τις ηλικίες του σμήνους και τη φωτεινότητα των μεμονωμένων αστεριών. Συνεργάστηκε επίσης με τον Francisco Najarro του Instituto de Estructura de la Materia στη Μαδρίτη, ο οποίος παρήγαγε λεπτομερή μοντέλα για να επιβεβαιώσει τις μάζες, τις χημικές αφθονίες και τις ηλικίες των αστεριών του συμπλέγματος.
Ένα σύμπλεγμα πρέπει να πληροί μια μακρά λίστα απαιτήσεων για να το χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για τον προσδιορισμό ενός ανώτατου ορίου μάζας. Το σύμπλεγμα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο, περίπου 10.000 ηλιακές μάζες, για να παράγει αστέρια αρκετά μεγάλα για να ανιχνεύουν το ανώτερο όριο. Ένα σύμπλεγμα δεν μπορεί επίσης να είναι πολύ νεαρό ή πολύ μεγάλο. Επιλογή παλαιότερου συμπλέγματος; πέρα από 2,5 εκατομμύρια χρόνια; σημαίνει ότι πολλά από τα τεράστια νεαρά αστέρια έχουν ήδη εκραγεί ως σουπερνόβα. Σε ένα πολύ νεαρό σύμπλεγμα; κάτω των 2 εκατομμυρίων ετών; πολλά από τα αστέρια εξακολουθούν να καλύπτονται από τα γενέθλια σύννεφα σκόνης τους και οι αστρονόμοι δεν μπορούν να τα δουν.
Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η απόσταση ενός σμήνους από τη Γη. Οι αστρονόμοι πρέπει να γνωρίζουν την απόσταση του συμπλέγματος για να εκτιμήσουν αξιόπιστα τη φωτεινότητα των αστεριών του, ένα βασικό συστατικό που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της μάζας ενός αστεριού. Το σύμπλεγμα πρέπει επίσης να είναι αρκετά κοντά για να δει μεμονωμένα αστέρια. Το σύμπλεγμα Arches είναι το μόνο σύμπλεγμα στον γαλαξία που πληροί όλες αυτές τις απαιτήσεις, δήλωσε ο Φίγκερ.
Οι καμάρες ξεπερνούν σχεδόν κάθε άλλη συστάδα αστεριών στον γαλαξία. Με μια μάζα που ισοδυναμεί με περισσότερα από 10.000 αστέρια όπως ο Ήλιος μας, το σύμπλεγμα τεράτων είναι 10 φορές βαρύτερο από τα τυπικά σμήνη νέων αστεριών, όπως το σύμπλεγμα Orion, διασκορπισμένο σε όλο τον Γαλαξία μας. Εάν η γαλαξιακή μας γειτονιά ήταν γεμάτη με αστέρια, περισσότερα από 100.000 αστέρια θα γέμιζαν το κενό μεταξύ του Ήλιου και του πλησιέστερου γείτονά του, του αστεριού Alpha Centauri, 4,3 έτη φωτός μακριά. Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι μόνο 1 στα 10 εκατομμύρια αστέρια στον γαλαξία είναι τόσο φωτεινό όσο τα αστέρια στο σύμπλεγμα Arches. Τουλάχιστον δώδεκα από τα αστέρια του σμήνους ζυγίζουν περίπου 100 φορές τη μάζα του Ήλιου μας.
Ο Figer προειδοποιεί ότι το ανώτατο όριο δεν αποκλείει την ύπαρξη αστεριών μεγαλύτερων από 150 ηλιακών μαζών. Τέτοια μεγάλα αστέρια, εάν υπάρχουν, θα μπορούσαν να είχαν αποκτήσει βάρος συγχωνεύοντας με ένα άλλο τεράστιο αστέρι. Για παράδειγμα, το νεαρό αστέρι Πιστόλι, που βρίσκεται κοντά στον γαλαξιακό μας κόμβο, είναι 150 έως 250 φορές πιο ογκώδες από τον Ήλιο μας. Αυτό το μεγαλοπρεπές αστέρι, ωστόσο, φαίνεται εκτός τόπου επειδή κατοικεί σε μια γειτονιά παλαιότερων αστεριών. Ένας τρόπος για να εξηγήσετε αυτό το φαινομενικό παράδοξο, είπε ο Φίγκερ, είναι ότι το πιστόλι θα μπορούσε να είναι ένα «αναγεννημένο» αστέρι, που σχηματίστηκε από τη συγχώνευση δύο αστεριών. Η εξήγησή του δεν είναι μόνο θεωρία. Οι αστρονόμοι έχουν βρει παλαιότερα αστέρια που έχουν ξαναγεννηθεί μέσω συγχωνεύσεων με άλλα αστέρια σε αρχαία σφαιρικά σμήνη αστεριών.
Το πιστόλι θα μπορούσε επίσης να είναι μέρος ενός συστήματος διπλού αστεριού που μεταμφιέζεται ως ένα μοναδικό γιγαντιαίο αστέρι. Τα δύο αστέρια δεν έχουν αποκαλυφθεί επειδή δεν μπορούν να επιλυθούν ούτε από το τηλεσκόπιο Hubble.
Τα συστήματα διπλού αστεριού, οι αστρονόμοι προειδοποιούν επίσης, θα μπορούσαν να αποτελούν μερικά από τα πιο τεράστια αστέρια στο σύμπλεγμα Arches. Αυτό σημαίνει ότι το ανώτατο όριο στις καμάρες θα μπορούσε να είναι χαμηλότερο από 150 ηλιακές μάζες, αλλά όχι υψηλότερο.
Το επόμενο βήμα του Figer είναι να εντοπίσει περισσότερες συστάδες για να ελέγξει το όριο βάρους του. Αρκετά τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer, έψαχναν για νέες συστάδες αστεριών στον Γαλαξία μας. Τα τελευταία δύο χρόνια, ο αριθμός των γνωστών συστάδων στον γαλαξία μας έχει διπλασιαστεί από μερικές εκατοντάδες σε 500, είπε ο Φίγκερ. Πολλά από τα συμπλέγματα που βρέθηκαν πρόσφατα συγκεντρώνονται στον κατάλογο Two Micron All Sky Survey (2MASS). Ο Φίγκερ έχει ήδη εντοπίσει περίπου 130 από αυτούς τους πρόσφατα ανακαλυφθέντες ομίλους ως πιθανούς υποψήφιους για μελέτη. Η NASA αναγνώρισε το σημαντικό έργο του Φίγκερ δίνοντάς του ένα πενταετές βραβείο Μακροχρόνιας Διαστημικής Αστροφυσικής, το οποίο θα στηρίξει το κυνήγι του για τα πιο τεράστια αστέρια στον Γαλαξία μας.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Hubble
