Supertähtiklusterit ovat satojen tuhansien hyvin nuorten tähtien ryhmiä, jotka on pakattu uskomattoman pieneen määrään. Ne edustavat äärimmäisimpiä ympäristöjä, joissa tähdet ja planeetat voivat muodostua.
Tähän asti supertähtijoukkojen tiedettiin olevan olemassa vain hyvin kaukana, enimmäkseen vuorovaikutuksessa olevien galaksien pareina tai ryhminä. Nyt joukko eurooppalaisia tähtitieteilijöitä [1] on kuitenkin käyttänyt ESO:n teleskooppeja paljastaakseen tällaisen hirviön omassa galaksissamme, Linnunradassa, melkein, mutta ei aivan omalla takapihallamme!
Äskettäin löydetty massiivinen rakennelma on piilossa suuren pöly- ja kaasupilven takana, ja siksi sen todellisen luonteen paljastaminen kesti niin kauan. Se tunnetaan nimellä 'Westerlund 1' ja se on tuhat kertaa lähempänä kuin mikään muu tähän mennessä tunnettu supertähtijoukko. Se on tarpeeksi lähellä, jotta tähtitieteilijät voivat nyt tutkia sen rakennetta yksityiskohtaisesti.
Westerlund 1 sisältää satoja erittäin massiivisia tähtiä, joista osa loistaa lähes miljoonan auringon kirkkaudella ja toiset kaksituhatta kertaa suurempia kuin Aurinko (yhtä suuri kuin Saturnuksen kiertorata)! Itse asiassa, jos aurinko sijaitsisi tämän merkittävän joukon ytimessä, taivaamme olisi täynnä satoja tähtiä, jotka ovat yhtä kirkkaita kuin täysikuu. Westerlund 1 on ainutlaatuisin luonnollinen laboratorio tähtien äärimmäisen fysiikan tutkimiseen, ja se auttaa tähtitieteilijöitä selvittämään, kuinka galaksimme massiivisimmat tähdet elävät ja kuolevat.
Havainnoistaan tähtitieteilijät päättelevät, että tässä äärimmäisessä joukossa on todennäköisesti vähintään 100 000 kertaa Auringon massa ja kaikki sen tähdet sijaitsevat alueella, jonka halkaisija on alle 6 valovuotta. Westerlund 1 näyttää siis olevan Linnunradan galaksissa tähän mennessä tunnistettu massiivisin pienikokoisin klusteri.
Supertähtiklusterit
Tähdet syntyvät yleensä pienissä ryhmissä, enimmäkseen niin sanotuissa 'avoimissa klustereissa', joissa on tyypillisesti muutama sata tähteä. Monien havaintojen perusteella tähtitieteilijät päättelevät, että aurinko itse syntyi yhteen tällaiseen klusteriin, noin 4 500 miljoonaa vuotta sitten.
Tiedemiehet ovat havainneet joissakin aktiivisissa ('tähtienpurkaus') galakseissa rajuja tähtien muodostumisjaksoja (katso esimerkiksi ESO Press Photo 31/04), jotka ovat johtaneet supertähtiklustereiden kehittymiseen, joista jokainen sisältää useita miljoonia tähtiä.
Sellaiset tapahtumat olivat ilmeisen yleisiä Linnunradan lapsuudessa, yli 12 000 miljoonaa vuotta sitten: monet galaktiset pallomaiset klusterit – jotka ovat lähes yhtä vanhoja kuin galaksimme (esim. ESO PR 20/04) – uskotaan todellakin olevan varhaisen ajan jäänteitä. supertähtiklusterit.
Kaikki tähtipurkausgalakseissa tähän mennessä havaitut supertähtijoukot ovat hyvin kaukana. Niiden yksittäisiä tähtiä ei ole mahdollista erottaa edes edistyneimmällä tekniikalla. Tämä vaikeuttaa dramaattisesti heidän tutkimustaan, ja tähtitieteilijät ovat siksi olleet pitkään innokkaita löytämään tällaisia klustereita naapurustoltamme tutkiakseen niiden rakennetta paljon yksityiskohtaisemmin.
Nyt joukko eurooppalaisia tähtitieteilijöitä [1] on vihdoin onnistunut tekemään niin käyttämällä useita ESO:n teleskooppeja La Sillan observatoriossa (Chile).
Westerlund 1
Avoin klusteri Westerlund 1 sijaitsee eteläisessä Ara-tähdistössä (alttarin tähdistö). Sen löysi vuonna 1961 Australiasta ruotsalainen tähtitieteilijä Bengt Westerlund, joka myöhemmin muutti sieltä ESO:n johtajaksi Chileen (1970–74). Tämä klusteri on valtavan tähtienvälisen kaasu- ja pölypilven takana, joka estää suurimman osan näkyvästä valosta. Himmennyskerroin on yli 100 000 – ja siksi tämän klusterin todellisen luonteen paljastaminen on kestänyt niin kauan.
Vuonna 2001 tähtitieteilijöiden ryhmä tunnisti joukosta yli tusina äärimmäisen kuumaa ja omituista massiivista tähteä, niin sanottuja 'Wolf-Rayet' -tähtiä. He ovat sittemmin tutkineet Westerlund 1:tä laajasti erilaisilla ESO-teleskoopeilla.
He käyttivät kuvia 2,2 metrin ESO/MPG:hen liitetystä Wide Field Imager (WFI) -kamerasta sekä ESO 3,5 metrin uuden teknologian teleskoopin (NTT) SUperb Seeing Imager 2 (SuSI2) -kamerasta. Näiden havaintojen perusteella he pystyivät tunnistamaan noin 200 klusterin jäsentähtä.
Näiden tähtien todellisen luonteen selvittämiseksi tähtitieteilijät tekivät sitten spektroskooppisia havaintoja noin neljännekselle niistä. Tätä varten he käyttivät Boller & Chivens -spektrografia ESO 1,52 metrin kaukoputkessa ja ESO Multi-Mode Instrument (EMMI) -laitetta NTT:ssä.
Eksoottinen eläintarha
Nämä havainnot ovat paljastaneet suuren populaation erittäin kirkkaita ja massiivisia, melko äärimmäisiä tähtiä. Jotkut täyttäisivät aurinkokunnan tilan Saturnuksen kiertoradalla (noin 2000 kertaa suurempi kuin Aurinko!), toiset ovat yhtä kirkkaita kuin miljoona aurinkoa.
Westerlund 1 on ilmeisesti fantastinen tähtien eläintarha, jossa on eksoottisin väestö ja todellinen tähtitiede. Kaikki tunnistetut tähdet ovat kehittyneitä ja erittäin massiivisia, ja ne kattavat kaikki Wolf-Rayet-tähdet, OB-superjättiläiset, keltaiset hyperjättiläiset (lähes yhtä kirkkaat kuin miljoona aurinkoa) ja Luminous Blue Variables (samankaltaiset kuin poikkeuksellinen Eta Carinae -objekti – ks. ESO PR 31/03).
Kaikki Westerlund 1:ssä tähän mennessä analysoidut tähdet painavat vähintään 30-40 kertaa enemmän kuin Aurinko. Koska tällaisilla tähdillä on aika lyhyt elämä – tähtitieteellisesti ottaen – Westerlund 1:n täytyy olla hyvin nuori. Tähtitieteilijät määrittävät iän 3,5 ja 5 miljoonan vuoden väliltä. Westerlund 1 on siis selvästi 'vastasyntynyt' galaksissamme!
Massiivisin klusteri
Westerlund 1 on uskomattoman runsaasti hirviötähdistä – vain yhtenä esimerkkinä se sisältää yhtä monta keltaista hyperjättiläistä kuin tähän asti koko Linnunradalla tunnettiin!
'Jos Aurinko sijaitsisi Westerlund 1:n sydämessä, taivas olisi täynnä tähtiä, joista monet ovat kirkkaampia kuin täysikuu', kommentoi ryhmän jäsen Ignacio Negueruela Universidad de Alicantesta Espanjasta.
Suuri määrä erittäin massiivisia tähtiä viittaa siihen, että Westerlund 1:ssä on oltava valtava määrä tähtiä. 'Galaksistamme, selittää Simon Clark University College Londonista (Yhdistynyt kuningaskunta) ja yksi tämän tutkimuksen tekijöistä, 'jokaista tähtiä kohti on yli 100 auringon kaltaista tähteä, jotka painavat 10 kertaa niin paljon kuin aurinko. Se tosiasia, että näemme Westerlund 1:ssä satoja massiivisia tähtiä, tarkoittaa, että se sisältää todennäköisesti lähes puoli miljoonaa tähteä, mutta useimmat niistä eivät ole tarpeeksi kirkkaita tutkailemaan peittävän kaasu- ja pölypilven läpi. Tämä on kymmenen kertaa enemmän kuin mikään muu tunnettu nuori Linnunradan klusteri.
Westerlund 1 on oletettavasti paljon massiivisempi kuin galaksimme keskiosassa olevat tiheät raskaiden tähtien joukot, kuten Kaaret- ja Quintuplet-klusterit. Tämän vahvistamiseksi tarvitaan lisää syvän infrapunahavaintoja.
Tämä supertähtijoukko tarjoaa nyt tähtitieteilijöille ainutlaatuisen näkökulman yhteen maailmankaikkeuden äärimmäisistä ympäristöistä. Westerlund 1 tarjoaa varmasti uusia mahdollisuuksia pitkään jatkuneessa etsinnässä saadakseen lisää ja tarkempia yksityiskohtia siitä, miten tähdet, ja erityisesti massiiviset, muodostuvat.
… ja tihein
Westerlund 1:n suuri määrä tähtiä ei ollut ainoa yllätys, joka odotti Clarkia ja hänen kollegoitaan. Havaintojensa perusteella tiimin jäsenet havaitsivat myös, että kaikki nämä tähdet ovat pakattu hämmästyttävän pieneen tilaan, joka on todellakin halkaisijaltaan alle 6 valovuotta. Itse asiassa tämä on enemmän tai vähemmän verrattavissa 4 valovuoden etäisyyteen Aurinkoa lähinnä olevaan tähteen, Proxima Centauriin!
Se on uskomatonta: pitoisuus Westerlund 1:ssä on niin korkea, että tähtien keskimääräinen etäisyys on melko samanlainen kuin aurinkokunnan laajuus.
'Kun tähtiä on niin paljon niin pienessä tilavuudessa, jotkut niistä voivat törmätä', Simon Clark pohtii. 'Tämä voi johtaa keskimassaisen mustan aukon muodostumiseen, joka on suurempi kuin 100 auringon massaa. Voi hyvinkin olla, että sellainen hirviö on jo muodostunut Westerlund 1:n ytimeen.
Westerlund 1:n massiivisten tähtien valtava määrä viittaa siihen, että sillä on erittäin merkittävä vaikutus ympäristöönsä. Joukko sisältää niin paljon massiivisia tähtiä, että alle 40 miljoonan vuoden ajanjaksolla se on yli 1 500 supernovan paikka. Jättimäinen ilotulitus, joka voi ajaa galaktisen materiaalin suihkulähteen!
Koska Westerlund 1 on vain noin 10 000 valovuoden etäisyydellä, korkearesoluutioiset kamerat, kuten NAOS/CONICA ESO:n Very Large Telescopessa, voivat erottaa sen yksittäiset tähdet. Tällaiset havainnot alkavat nyt paljastaa pienempiä tähtiä Westerlund 1:ssä, mukaan lukien joitain, jotka ovat vähemmän massiivisia kuin aurinko. Tähtitieteilijät voivat siis pian tutkia tätä eksoottista galaktista eläintarhaa syvällisesti.
Lisää tietoa
Tässä ESO:n lehdistötiedotteessa esitelty tutkimus julkaistaan pian johtavassa tutkimuslehdessä Astronomy and Astrophysics (J.S. Clarkin ja kollegoiden 'On the masssive stellar population of the Super Star Cluster Westerlund 1'). PDF-tiedosto on saatavilla A&A:n verkkosivuilla. Toinen artikkeli ('Further Wolf-Rayet stars in the starburst cluster Westerlund 1', kirjoittaneet Ignacio Negueruela ja Simon Clark) julkaistaan myös pian Astronomy and Astrophysics -lehdessä. Se on saatavana numerosta astro-ph/0503303.
Universidad de Alicanten julkaisema espanjalainen lehdistötiedote on saatavilla Ignacio Negueruelan verkkosivuilla.
Huomautus
[1]: Ryhmään kuuluvat Simon Clark (University College London, Iso-Britannia), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Espanja), Paul Crowther (University of Sheffield, Iso-Britannia), Simon Goodwin (University of Wales, Cardiff, Iso-Britannia) , Rens Waters (Amsterdamin yliopisto) ja Sean Dougherty (Dominion Radio Astrophysical Observatory).
Alkuperäinen lähde: ESO:n uutistiedote
