Większość izolowanych masywnych gwiazd została wyrzucona ze swoich gromad

Kilka badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Michigan pokazuje, jak niektóre masywne gwiazdy – gwiazdy o masie ośmiu i więcej mas Słońca – stają się odizolowane we Wszechświecie: najczęściej gromady gwiazd, w których się znajdowały, wyrzucają je.

Masywne gwiazdy zazwyczaj znajdują się w gromadach. Izolowane masywne gwiazdy nazywane są masywnymi gwiazdami pola. Artykuły opublikowane przez studentów UM badały większość takich gwiazd w Małym Obłoku Magellana, galaktyce karłowatej w pobliżu Drogi Mlecznej.

Badania pokazują, w jaki sposób powstają te masywne gwiazdy pola, czy jak stają się tak izolowane. Zrozumienie, w jaki sposób masywne gwiazdy pola stają się izolowane – niezależnie od tego, czy powstają w izolacji, czy też stają się izolowane przez wyrzucenie z gromady gwiazd – pomoże astronomom zbadać warunki, w jakich formują się takie gwiazdy. Zrozumienie tego, jak i procesu formowania się gromad, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ewolucji galaktyk.

Dorigo Jones pokazuje w swojej pracy, że zdecydowana większość masywnych gwiazd pola jest „zbiegami”, czyli gwiazdami wyrzuconymi z gromad. Irene Vargas-Salazar z kolei szukała masywnych gwiazd pola, które mogły powstać we względnej izolacji, szukając dowodów na małe gromady wokół nich. Oznacza to, że te stosunkowo odizolowane gwiazdy mogły powstać w połączeniu z tymi mniejszymi gwiazdami. Ale znalazła bardzo niewiele z tych słabych gromad.

Ponieważ do uformowania się masywnych gwiazd wymagane są duże ilości materii, zwykle wokół nich znajduje się wiele mniejszych gwiazd. Projekt Irene Vargas-Salazar dotyczy konkretnie tego, ile z tych masywnych gwiazd pola mogło powstać w polu.

Dorigo Jones zbadał, w jaki sposób masywne gwiazdy pola są wyrzucane z gromad. Przygląda się dwóm różnym mechanizmom, które powodują ucieczki: dynamiczny wyrzut i wyrzut z układu podwójnego z supernową. W pierwszym masywne gwiazdy są wyrzucane ze swoich gromad – nawet z prędkością bliską miliona km na godzinę – ze względu na niestabilną konfigurację orbitalną grup gwiazd. W drugim, masywna gwiazda zostaje wyrzucona, gdy w układzie podwójnym jednym ze składników jest gwiazda, która eksploduje jako supernowa i wyrzuca swojego towarzysza w przestrzeń kosmiczną.

„Mając prędkości i masy naszych gwiazd, jesteśmy w stanie porównać rozkłady tych parametrów z przewidywaniami modelu, aby określić pewien udział każdego z mechanizmów wyrzutu” – powiedział Dorigo Jones.

Odkrył, że dynamiczne wyrzuty – wyrzuty spowodowane niestabilnymi konfiguracjami orbit – były około 2-3 razy liczniejsze niż wyrzuty supernowych. Ale znalazł także pierwsze dane obserwacyjne, które pokazują, że duża część masywnych gwiazd pola pochodziła z kombinacji zarówno wyrzutów dynamicznych, jak i supernowych.

Naukowcy odkryli, że potencjalnie nawet połowa gwiazd, które początkowo uważano za powstałe w wyniku wyrzutów supernowych, została wyrzucona dynamicznie.

Odkrycia Vargas-Salazar również potwierdzają tezę, że większość masywnych gwiazd pola to ucieczki, ale przyjrzała się warunkom odwrotnym: szukała masywnych gwiazd pola, które powstały we względnej izolacji w maleńkich gromadach odrębnych gwiazd, gdzie masywna gwiazda nazywana jest „wierzchołkiem góry lodowej” (ang. tip of the iceberg – TIB). Zrobiła to za pomocą algorytmów, „przyjaciele przyjaciół” oraz „najbliżsi sąsiedzi”, aby wyszukać te gromady wokół 310 masywnych gwiazd pola w Małym Obłoku Magellana.

Algorytm „przyjaciele przyjaciół” mierzy liczbę gęstości gwiazd, zliczając, ile gwiazd znajduje się w określonej odległości od gwiazdy docelowej, a następnie robiąc to samo dla tych gwiazd po kolei. Im gęściej upakowane gwiazdy, tym większe prawdopodobieństwo, że będzie to gromada. Algorytm „najbliżsi sąsiedzi” mierzy liczbę gęstości gwiazd pomiędzy gwiazdą docelową a jej dwudziestoma najbliższymi towarzyszami. Vargas-Salazar powiedziała, że im bardziej zwarta i gęsta grupa, tym większe prawdopodobieństwo, że będą to gromady.

Korzystając ze statystycznych testów, Vargas-Salazar porównała te obserwacje z trzema losowymi zestawami danych gwiazd pola i porównała znane, uciekające masywne gwiazdy z nie uciekającymi. Odkryła, że tylko kilka masywnych gwiazd pola wydawało się mieć wokół siebie gromady TIB, co sugeruje, że bardzo niewiele gwiazd faktycznie powstało w polu. Dla równowagi gwiazdy pola musiały powstać jako uciekające.

„W końcu pokazaliśmy, że 5% lub mniej ma gromady TIB. Jednak nasze odkrycia sugerują, że większość gwiazd w próbkach pola może być uciekinierami” – powiedziała Vargas-Salazar.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
University Michigan

Vega

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *