Formowanie gwiazd jest jednym z najbardziej podstawowych zjawisk we Wszechświecie. Wewnątrz gwiazd pierwotny materiał z Wielkiego Wybuchu jest przetwarzany na cięższe pierwiastki, które obserwujemy dzisiaj. W rozszerzonej atmosferze niektórych rodzajów gwiazd elementy te łączą się w bardziej złożone układy, takie jak cząsteczki i ziarna pyłu, elementy budujące nowe planety, gwiazdy i galaktyki, a ostatecznie życie. Gwałtowne procesy gwiazdotwórcze pozwalają, by w przeciwnym razie tępe galaktyki świeciły w ciemnościach głębokiej przestrzeni kosmicznej i czyniły je widocznymi na duże odległości.
Formowanie gwiazd rozpoczyna się od rozpadu najgęstszych części chmur międzygwiezdnych, regionów charakteryzujących się stosunkowo wysokim stężeniem gazu cząsteczkowego i pyłu, takich jak kompleks Oriona (ESO PR Zdjęcie 20/04) i region Centrum Galaktycznego (ESO Press Release 26 / 03). Ponieważ ten gaz i pył są produktami wcześniejszej formacji gwiazd, musiała istnieć wczesna epoka, kiedy jeszcze nie istniały.
Ale jak powstały pierwsze gwiazdy? Rzeczywiście, opisanie i wyjaśnienie „pierwotnego powstawania gwiazd” - bez gazu cząsteczkowego i pyłu - jest głównym wyzwaniem we współczesnej astrofizyce.
Szczególna klasa stosunkowo małych galaktyk, znana jako „niebieskie galaktyki karłowate”, prawdopodobnie dostarcza pobliskich i współczesnych przykładów tego, co mogło mieć miejsce we wczesnym wszechświecie podczas formowania się pierwszych gwiazd. Galaktyki te są ubogie w pył i cięższe pierwiastki. Zawierają chmury międzygwiezdne, które w niektórych przypadkach wydają się dość podobne do tych pierwotnych chmur, z których powstały pierwsze gwiazdy. A jednak pomimo względnego braku pyłu i gazu molekularnego, które tworzą podstawowe składniki do formowania gwiazd, jakie znamy z Drogi Mlecznej, te galaktyki niebieskiego karła czasami zawierają bardzo aktywne regiony formujące gwiazdy. Zatem badając te obszary, możemy mieć nadzieję na lepsze zrozumienie procesów formowania się gwiazd we wczesnym Wszechświecie.
Bardzo aktywne formowanie gwiazd w NGC 5253
NGC 5253 jest jedną z najbliższych znanych galaktyk niebieskiego karła; znajduje się w odległości około 11 milionów lat świetlnych w kierunku południowej konstelacji Centaura. Jakiś czas temu grupa europejskich astronomów [1] postanowiła przyjrzeć się bliżej temu obiektowi i zbadać procesy formowania się gwiazd w pierwotnym środowisku tej galaktyki.
To prawda, że NGC 5253 zawiera trochę pyłu i cięższe pierwiastki, ale znacznie mniej niż nasza własna galaktyka Drogi Mlecznej. Jest jednak dość ekstremalna jako miejsce intensywnego formowania się gwiazd, obfita „galaktyka wybuchów gwiazd” w terminologii astronomicznej oraz główny obiekt do szczegółowych badań formowania gwiazd na dużą skalę.
ESO PR Zdjęcie 31a / 04 zapewnia imponujący widok NGC 5253. Ten złożony obraz oparty jest na ekspozycji w bliskiej podczerwieni uzyskanej za pomocą wielomodowego instrumentu ISAAC zamontowanego na 8,2-metrowym teleskopie VLT Antu w Obserwatorium Paranalskim ESO (Chile) , a także dwa obrazy w paśmie fal optycznych uzyskane z archiwum danych Teleskopu Kosmicznego Hubble'a (zlokalizowanego w ESO Garching). Obraz VLT (w paśmie K przy długości fali 2,16? M) jest kodowany na czerwono, obrazy HST są odpowiednio niebieski (pasmo V przy 0,55? M) i zielony (pasmo I przy 0,79? M).
Ogromne możliwości gromadzenia światła i doskonała jakość optyczna VLT pozwoliły na uzyskanie bardzo szczegółowego obrazu w bliskiej podczerwieni (por. Zdjęcie PR 31b / 04) podczas ekspozycji trwającej tylko 5 min. Doskonałe warunki atmosferyczne Paranal w czasie obserwacji (patrz 0,4 sekundy kątowej) pozwalają na połączenie danych naziemnych i kosmicznych w kolorowe zdjęcie tego interesującego obiektu.
Główna linia pyłu jest widoczna po zachodniej (prawej) stronie galaktyki, ale plamy pyłu są widoczne wszędzie, wraz z dużą liczbą kolorowych gwiazd i gromad gwiazdowych. Różne odcienie kolorów wskazują na wiek obiektów i stopień zaciemnienia przez pył międzygwiezdny. Obraz VLT w bliskiej podczerwieni przenika chmury pyłu znacznie lepiej niż optyczne obrazy HST, a niektóre głęboko osadzone obiekty, które nie są wykrywane w optyce, pojawiają się na łączonym obrazie w kolorze czerwonym.
Mierząc rozmiar i jasność w podczerwieni każdego z tych „ukrytych” obiektów, astronomowie byli w stanie odróżnić gwiazdy od gromad gwiazdowych; liczą nie mniej niż 115 klastrów. Można było również ustalić ich wiek - około 50 z nich jest bardzo młodych pod względem astronomicznym, mniej niż 20 milionów lat. Rozkład mas gromad gwiazdowych przypomina obserwowany w gromadach w innych galaktykach gwiazdowych, ale duża liczba młodych gromad i gwiazd jest niezwykła w galaktyce tak małej jak NGC 5253.
Gdy otrzymywane są obrazy NGC 5253 przy stopniowo coraz dłuższych długościach fal, por. ESO PR Zdjęcie 31c / 04, które zostało zrobione za pomocą VLT w paśmie L (długość fali 3,7? M), galaktyka wygląda zupełnie inaczej. Nie wyświetla już bogactwa źródeł widocznych na obrazie w paśmie K i jest teraz zdominowany przez jeden jasny obiekt. Dzięki dużej liczbie obserwacji w różnych regionach długości fali, od optycznej do radiowej, astronomowie stwierdzają, że ten pojedynczy obiekt emituje tyle samo energii w części widma w podczerwieni, jak cała galaktyka w regionie optycznym. Ilość energii wypromieniowywanej przy różnych długościach fal pokazuje, że jest to młoda (kilka milionów lat), bardzo masywna (ponad milion mas Słońca) gromada gwiezdna, osadzona w gęstej i ciężkiej chmurze pyłu (ponad 100 000 mas Słońca pyłu ; emisja widoczna na zdjęciu PR 31c / 04 pochodzi z tego pyłu).
Widok na początki
Wyniki te pokazują, że galaktyka tak mała jak NGC 5253, prawie 100 razy mniejsza niż nasza własna galaktyka Drogi Mlecznej, może wytworzyć setki zwartych gromad gwiazdowych. Najmłodsze z tych gromad wciąż są głęboko osadzone w swoich natalowych chmurach, ale kiedy są obserwowane przy pomocy czułych na podczerwień instrumentów, takich jak ISAAC na VLT, wyróżniają się jako bardzo jasne obiekty.
Najbardziej masywna z tych gromad ma około miliona mas Słońca i świeci aż 5000 bardzo jasnych masywnych gwiazd. Może być bardzo podobny do progenitorów we wczesnym Wszechświecie starych gromad kulistych, które obserwujemy teraz w dużych galaktykach, takich jak Droga Mleczna. W tym sensie NGC 5253 zapewnia nam bezpośredni widok na nasze własne początki.
Uwaga
[1] W skład grupy wchodzą Giovanni Cresci (Uniwersytet we Florencji, Włochy), Leonardo Vanzi (ESO-Chile) i Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Francja). Więcej szczegółów na temat obecnego dochodzenia znajduje się w artykule badawczym („Populacja gromady gwiazd NGC 5253” autorstwa G. Cresci i wsp.), Który wkrótce ukaże się w wiodącym czasopiśmie badawczym Astronomy & Astrophysics (preprint jest dostępny jako astro-ph / 0411486).
Oryginalne źródło: ESO News Release
Oto więcej informacji o tym, jak powstają gwiazdy.