مجموعات النجوم الفائقة عبارة عن مجموعات من مئات الآلاف من النجوم الشابة جدًا معبأة في حجم صغير بشكل لا يصدق. إنها تمثل أكثر البيئات تطرفًا التي يمكن أن تتشكل فيها النجوم والكواكب.
حتى الآن ، كان من المعروف أن العناقيد النجمية الفائقة توجد على مسافة بعيدة جدًا ، معظمها في أزواج أو مجموعات من المجرات المتفاعلة. الآن ، ومع ذلك ، استخدم فريق من علماء الفلك الأوروبيين [1] تلسكوبات ESO للكشف عن مثل هذا الجسم الوحشي داخل مجرتنا ، درب التبانة ، تقريبًا ، ولكن ليس تمامًا ، في الفناء الخلفي الخاص بنا!
الهيكل الضخم الذي تم العثور عليه حديثًا مخفي خلف سحابة كبيرة من الغبار والغاز ولهذا السبب استغرق الأمر وقتًا طويلاً للكشف عن طبيعته الحقيقية. يُعرف باسم 'Westerlund 1' وهو أقرب بألف مرة من أي عنقود نجمي آخر معروف حتى الآن. إنه قريب بما يكفي لدرجة أن علماء الفلك قد يسبرون الآن هيكله ببعض التفاصيل.
يحتوي Westerlund 1 على مئات النجوم الضخمة جدًا ، بعضها يلمع بتألق يقارب مليون شمس وحوالي ألفي مرة أكبر من الشمس (بحجم مدار زحل)! في الواقع ، إذا كانت الشمس تقع في قلب هذا التجمع الرائع ، فستكون سماءنا مليئة بمئات النجوم مثل سطوع البدر. Westerlund 1 هو مختبر طبيعي فريد من نوعه لدراسة الفيزياء النجمية المتطرفة ، حيث يساعد علماء الفلك على اكتشاف كيف تعيش وتموت أضخم النجوم في مجرتنا.
استنتج علماء الفلك من ملاحظاتهم أن هذا العنقود المتطرف يحتوي على الأرجح على ما لا يقل عن 100000 ضعف كتلة الشمس ، وتقع جميع نجومه في منطقة يبلغ عرضها أقل من 6 سنوات ضوئية. يبدو أن Westerlund 1 هو أكبر تجمع صغير مدمج تم تحديده حتى الآن في مجرة درب التبانة.
مجموعات سوبر ستار
تولد النجوم عمومًا في مجموعات صغيرة ، غالبًا في ما يسمى بـ 'العناقيد المفتوحة' التي تحتوي عادةً على بضع مئات من النجوم. من مجموعة واسعة من الملاحظات ، يستنتج علماء الفلك أن الشمس نفسها ولدت في مجموعة واحدة من هذا القبيل ، منذ حوالي 4500 مليون سنة.
في بعض المجرات النشطة ('الانفجار النجمي') ، لاحظ العلماء حلقات عنيفة لتشكيل النجوم (انظر ، على سبيل المثال ، ESO Press Photo 31/04) ، مما أدى إلى تطور عناقيد النجوم الفائقة ، كل منها يحتوي على عدة ملايين من النجوم.
من الواضح أن مثل هذه الأحداث كانت شائعة خلال طفولة درب التبانة ، منذ أكثر من 12000 مليون سنة: يُعتقد بالفعل أن العديد من العناقيد الكروية المجرية - التي هي أقدم من مجرتنا (مثل ESO PR 20/04) - هي بقايا مبكرة مجموعات النجوم الخارقة.
جميع مجموعات النجوم الخارقة التي لوحظت حتى الآن في مجرات الانفجار النجمي بعيدة جدًا. لا يمكن التمييز بين نجومهم الفردية ، حتى مع التكنولوجيا الأكثر تقدمًا. هذا يعقد دراستهم بشكل كبير ولذلك كان علماء الفلك منذ فترة طويلة حريصين على العثور على مثل هذه العناقيد في منطقتنا من أجل فحص بنيتها بمزيد من التفصيل.
الآن ، نجح فريق من علماء الفلك الأوروبيين [1] أخيرًا في القيام بذلك ، باستخدام العديد من تلسكوبات ESO في مرصد La Silla (تشيلي).
ويسترلوند 1
تقع الكتلة المفتوحة Westerlund 1 في الكوكبة الجنوبية Ara (كوكبة المذبح). تم اكتشافه في عام 1961 من أستراليا من قبل عالم الفلك السويدي بينجت ويسترلوند ، الذي انتقل لاحقًا من هناك ليصبح مدير ESO في تشيلي (1970 - 74). يقع هذا التجمع خلف سحابة ضخمة من الغاز والغبار بين النجوم ، والتي تحجب معظم الضوء المرئي. يزيد عامل التعتيم عن 100000 - ولهذا السبب استغرق الأمر وقتًا طويلاً للكشف عن الطبيعة الحقيقية لهذه المجموعة المعينة.
في عام 2001 ، حدد فريق علماء الفلك أكثر من عشرة نجوم شديدة السخونة وفريدة من نوعها ضخمة الكتلة ، تسمى نجوم 'وولف رايت'. لقد درسوا منذ ذلك الحين Westerlund 1 على نطاق واسع باستخدام تلسكوبات ESO المختلفة.
لقد استخدموا صورًا من مصور المجال الواسع (WFI) المرفق بـ ESO / MPG 2.2 متر وكذلك من كاميرا SUperb Seeing Imager 2 (SuSI2) على ESO 3.5 m New Technology Telescope (NTT). من خلال هذه الملاحظات ، تمكنوا من تحديد حوالي 200 نجم من أعضاء الكتلة.
لإثبات الطبيعة الحقيقية لهذه النجوم ، أجرى علماء الفلك بعد ذلك ملاحظات طيفية لنحو ربعها. لهذا الغرض ، استخدموا مطياف Boller & Chivens على تلسكوب ESO 1.52 م وجهاز ESO متعدد الأوضاع (EMMI) على NTT.
حديقة حيوانات غريبة
كشفت هذه الملاحظات عن عدد كبير من النجوم الساطعة جدًا والهائلة والمتطرفة تمامًا. قد يملأ البعض مساحة النظام الشمسي داخل مدار زحل (حوالي 2000 مرة أكبر من الشمس!) ، والبعض الآخر يملأ مساحة مليون شمس.
من الواضح أن Westerlund 1 هي حديقة حيوانات نجمية رائعة ، بها أكثر سكانها غرابة وثروة فلكية حقيقية. جميع النجوم التي تم تحديدها متطورة وضخمة جدًا ، وتمتد على النطاق الكامل من الشذوذ النجمي من نجوم Wolf-Rayet ، و OB supergants ، و Yellow Hypergiants (تقريبًا مثل مليون شمس) والمتغيرات الزرقاء المضيئة (على غرار كائن Eta Carinae الاستثنائي - انظر ESO PR 31/03).
جميع النجوم التي تم تحليلها حتى الآن في Westerlund 1 تزن 30-40 مرة على الأقل من الشمس. نظرًا لأن عمر هذه النجوم قصير جدًا - من الناحية الفلكية - يجب أن يكون Westerlund 1 صغيرًا جدًا. يحدد علماء الفلك العمر في مكان ما بين 3.5 و 5 ملايين سنة. لذا ، من الواضح أن Westerlund 1 عبارة عن كتلة 'حديثي الولادة' في مجرتنا!
الكتلة الأكثر ضخامة
Westerlund 1 غني بشكل لا يصدق بالنجوم الوحوش - فقط كمثال واحد ، يحتوي على العديد من Hypergiants الصفراء التي كانت معروفة حتى الآن في مجرة درب التبانة بأكملها!
'إذا كانت الشمس تقع في قلب Westerlund 1 ، فستكون السماء مليئة بالنجوم ، وكثير منها أكثر إشراقًا من البدر' ، كما يعلق Ignacio Negueruela من جامعة Alicante في إسبانيا وعضو في الفريق.
تشير الكمية الكبيرة من النجوم الضخمة جدًا إلى أن Westerlund 1 يجب أن يحتوي على عدد كبير من النجوم. 'في مجرتنا ، يشرح سايمون كلارك من كلية لندن الجامعية (المملكة المتحدة) وأحد مؤلفي هذه الدراسة ،' هناك أكثر من 100 نجم شبيه بالشمس لكل نجم يزن 10 أضعاف وزن الشمس. حقيقة أننا نرى مئات النجوم الضخمة في Westerlund 1 تعني أنه ربما يحتوي على ما يقرب من نصف مليون نجم ، ولكن معظم هذه النجوم ليست ساطعة بما يكفي للنظر من خلال سحابة الغاز والغبار الغامضة '. هذا هو عشر مرات أكثر من أي عنقود شاب معروف آخر في مجرة درب التبانة.
يُفترض أن Westerlund 1 أكبر بكثير من التجمعات الكثيفة للنجوم الثقيلة الموجودة في المنطقة الوسطى من مجرتنا ، مثل عناقيد Arches و Quintuplet. ستكون هناك حاجة إلى مزيد من عمليات المراقبة العميقة بالأشعة تحت الحمراء لتأكيد ذلك.
توفر مجموعة النجوم الفائقة هذه الآن لعلماء الفلك منظورًا فريدًا تجاه واحدة من أكثر البيئات قسوة في الكون. سيوفر Westerlund 1 بالتأكيد فرصًا جديدة في السعي الطويل الأمد للحصول على مزيد من التفاصيل الدقيقة حول كيفية تشكل النجوم ، وخاصة الضخمة منها.
... والأكثر كثافة
لم يكن العدد الكبير من النجوم في Westerlund 1 المفاجأة الوحيدة التي تنتظر Clark وزملائه. من ملاحظاتهم ، وجد أعضاء الفريق أيضًا أن كل هذه النجوم معبأة في مساحة صغيرة بشكل مذهل ، في الواقع يبلغ عرضها أقل من 6 سنوات ضوئية. في الواقع ، هذا يمكن مقارنته إلى حد ما بمسافة 4 سنوات ضوئية للنجم الأقرب للشمس ، بروكسيما سنتوري!
إنه أمر لا يصدق: التركيز في Westerlund 1 مرتفع جدًا لدرجة أن متوسط الفصل بين النجوم مشابه تمامًا لمدى النظام الشمسي.
يتخيل سايمون كلارك 'بوجود العديد من النجوم في مثل هذا الحجم الصغير ، قد يصطدم بعضها'. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تكوين ثقب أسود متوسط الكتلة أكبر من 100 كتلة شمسية. قد يكون هذا الوحش قد تشكل بالفعل في قلب Westerlund 1. '
يشير العدد الهائل من النجوم الضخمة في Westerlund 1 إلى أنه سيكون لها تأثير كبير جدًا على محيطها. يحتوي العنقود على العديد من النجوم الضخمة التي في فترة زمنية تقل عن 40 مليون سنة ، ستكون موقعًا لأكثر من 1500 مستعر أعظم. لعبة نارية عملاقة قد تدفع ينبوع من المواد المجرية!
نظرًا لأن Westerlund 1 على مسافة حوالي 10000 سنة ضوئية فقط ، فإن الكاميرات عالية الدقة مثل NAOS / CONICA على التلسكوب الكبير جدًا التابع لـ ESO يمكنها حل نجومها الفردية. بدأت مثل هذه الملاحظات الآن في الكشف عن نجوم أصغر في Westerlund 1 ، بما في ذلك بعض النجوم الأقل كتلة من الشمس. وبالتالي سيتمكن علماء الفلك قريبًا من دراسة حديقة الحيوانات المجرية الغريبة هذه بعمق كبير.
معلومات اكثر
سيظهر البحث المقدم في هذا البيان الصحفي من ESO قريبًا في المجلة البحثية الرائدة علم الفلك والفيزياء الفلكية ('حول التجمعات النجمية الهائلة من مجموعة سوبر ستار ويسترلوند 1' بقلم جيه إس كلارك وزملاؤه). ملف PDF متاح على موقع الويب A&A. ورقة ثانية ('مزيد من نجوم وولف-رايت في العنقود النجمي ويسترلوند 1' ، بقلم إجناسيو نيغويرويلا وسيمون كلارك) سيتم نشرها قريبًا في علم الفلك والفيزياء الفلكية. وهي متوفرة كـ astro-ph / 0503303.
بيان صحفي إسباني صادر عن جامعة أليكانتي متاح على موقع الويب الخاص بـ Ignacio Negueruela.
ملحوظة
[1]: يتألف الفريق من سايمون كلارك (كلية لندن الجامعية ، المملكة المتحدة) ، إجناسيو نيغويلا (جامعة أليكانتي ، إسبانيا) ، بول كروثر (جامعة شيفيلد ، المملكة المتحدة) ، سيمون جودوين (جامعة ويلز ، كارديف ، المملكة المتحدة) ورينز ووترز (جامعة أمستردام) وشون دوجيرتي (مرصد الفيزياء الفلكية الراديوي دومينيون).
المصدر الأصلي: بيان صحفي ESO