Jak duża może być gwiazda
16:51
Sun, 13 March 2005
Obserwacje młodej gromady gwiazdowej Arches, znajdującej się blisko centrum naszej Galaktyki, wskazują na to, że maksymalna masa, jaką może osiągnąć gwiazda wynosi około 130 mas Słońca.
KLUCZ W MASIE
Jednym z najbardziej intrygujących zagadnień w astrofizyce jest to dotyczące maksymalnej masy, którą może osiągnąć gwiazda. Prawidłowa odpowiedź na to pytanie ma zasadnicze znaczenie dla opisania ewolucji tak masywnych obiektów, a także ewolucji galaktyk, w których one się znajdują.
Masywna gwiazda rodzi się z chmury gazowo-pyłowej i żyje dzięki reakcjom termojądrowym zachodzącym w jej wnętrzu. Najpierw dochodzi do przemiany wodoru w hel, potem helu w węgiel, potem węgla w pierwiastki, takie jak tlen, neon i magnez.
Cały cykl kończy się na żelazie, w przypadku którego reakcje syntezy nie dostarczają już energii, lecz pobierają ją z otoczenia. Gwiazda eksploduje wtedy w wybuchu supernowej, a w jej wnętrzu rodzi się gwiazda neutronowa lub czarna dziura.
Duża część ciężkich pierwiastków wytworzonych we wnętrzu umierającej gwiazdy jest rozrzucana po okolicy, mając zasadniczy wpływ na ewolucję galaktyki macierzystej.
O tym jak szybko przebiega ewolucja gwiazdy, decyduje jej masa. Im jest ona większa, tym większe ciśnienie i temperatura panują we wnętrzu obiektu i tym szybciej zachodzą reakcje termojądrowe. Masywne gwiazdy potrafią więc żyć miliony lat, podczas gdy te podobne do Słońca i lżejsze od niego - nawet dziesiątki miliardów lat!
Oczywiście najwięcej jest gwiazd małomasywnych, znacznie nawet lżejszych od Słońca. Większość masy dużych galaktyk jest ukryta właśnie w takich słabych, niewielkich i długo żyjących obiektach.
Masywnych gwiazd jest znacznie mniej. Na jedną gwiazdę o masie 20 mas Słońca przypada średnio 1000 małych gwiazd. Z drugiej jednak strony małe gwiazdy świecą słabo i bardzo duża część blasku galaktyk pochodzi od dużych gwiazd, które potrafią świecić 10 czy 100 tysięcy razy jaśniej niż nasze Słońce.
A LICZBA JEJ 130
Problem maksymalnej masy gwiazd długo zaprzątał myśli astrofizyków. Z jednej strony wydawało się, że takie ograniczenie powinno istnieć. Związane jest ono z tzw. jasnością Eddingtona, przy której ciśnienie promieniowania generowanego we wnętrzu bardzo masywnej gwiazdy jest w stanie wygrać z jej grawitacją. Gdyby gwiazda była masywniejsza i produkowała więcej energii, powstające ciśnienie fotonów rozerwałoby ją na kawałki.
Z drugiej jednak strony, teoretyczne modelowanie materii wnętrza masywnej gwiazdy jest tak skomplikowane, że astronomowie nie znali dokładnego limitu maksymalnej masy. Wydawało się, że nie powinniśmy spotykać obiektów wyraźnie cięższych niż 100 mas Słońca, lecz niektóre modele dopuszczały istnienie obiektów nawet ponad 300 razy masywniejszych od naszej dziennej gwiazdy!
Dużą pomocą w określeniu maksymalnej masy gwiazd mogły się okazać obserwacje gromad bardzo młodych gwiazd, np. takich, które powstają grupami przy zderzeniach galaktyk. W naszej okolicy nie ma jednak zbyt wielu takich obiektów, a te dalekie są zbyt odległe, żeby badać je z dużą dokładnością.
Rozsądnym wyjściem z sytuacji wydaje się więc badanie młodych gromad gwiazdowych z naszej Galaktyki. Zrobił to Donald Fieger z STScI (Space Telescope Science Institute) w Baltimore i wyniki swoich obserwacji wykonanych Teleskopem Kosmicznym Hubble'a (HST) opublikował w najnowszym numerze "Nature".
Za cel swoich obserwacji Fieger wybrał gromadę Arches znajdującą się blisko centrum naszej Galaktyki. Jest ona bogata w pierwiastki ciężkie i jej masa jest na tyle duża, że powinna pozwalać na tworzenie się gwiazd nawet 500 razy masywniejszych od Słońca. Wiek tej gromady szacuje się na kilka milionów lat.
Obserwacje Fiegera wskazują jednoznacznie, że najcięższe gwiazdy, z jakimi mamy do czynienia w gromadzie Arches mają masy 130 mas Słońca. Jego obserwacje wskazują ponadto, że jest tylko jedna szansa na 100 milionów, że nie ma czegoś takiego jak limit masy.
Trudno jednak jednoznacznie powiedzieć, czy 130 mas Słońca jest ostateczną górną granicą masy gwiazdy. Być może owych kilka milionów lat, które liczy sobie gromada Arches wystarczyło, aby obiekty masywniejsze niż 130 mas Słońca zakończyły swoją ewolucję na etapie niewidocznych czarnych dziur lub gwiazd neutronowych.
Skomentuj
Aby zamieścić komentarz, proszę włączyć JavaScript - niestety roboty spamujące dają mi niezmiernie popalić.
Komentarze czytelników
Nie ma jeszcze żadnych komentarzy.
