Колко масивни могат да станат звездите?

Масивните звезди, с 20 или повече пъти масата на Слънцето – са ужасяващо мощни. Енергията, която те произвеждат, варира стръмно с масата, така че в горния край на този диапазон звездите могат да излъчват толкова много светлина, че могат да се видят в други галактики с малки телескопи и биха стопили всички планети, които имат. Те могат да осветят цели мъглявини и когато експлодират в края на своя кратък, изпълнен с насилие живот, могат да засенчат цели галактики. Галактики в множествено число.

Но колко масивни могат да станат звездите? Това е важен въпрос в астрономията. Имаме добра представа за това как се държат звезди като Слънцето, но когато добавите повече маса към тях, поведението им може да стане странно. Те могат да станат нестабилни, да пулсират и дори да претърпят експлозии, които са точно от другата страна на катастрофална свръхнова. Също така, когато масивни звезди експлодират, те засяват галактиката около тях с тежки елементи като желязо, които произвеждат през живота си. Тези елементи са необходими за създаване на планети и живот.

Ние буквално дължим съществуването си на масивни звезди, които стават свръхнови. И теоретично казано, бихме искали да знаем каква е горната граница на масата, защото тя помага на астрономите да разберат как се раждат звездите и как изживяват живота си. Доскоро се смяташе, че тази граница е над 300 пъти масата на Слънцето, което е огромно. Но сега новите наблюдения на най-масивната известна звезда показват, че това може да е превишаване. Новите резултати предполагат, че границата на масата е повече от 200 слънчеви маси.

Наблюдаваната звезда се нарича R136a1. Това е част от стегнат клъстер от много млади звезди, наречен NGC 2070, който е в центъра на мъглявината Тарантула, огромен и разтегнат звездообразуващ газов облак в сателитна галактика към Млечния път, наречена Големият Магеланов облак. Намира се на около 160 000 светлинни години.

Наблюдаването на R136a1 изобщо е трудно. Звездите в ядрото на NGC 2070 са много плътно събрани и дори с Хъбъл е трудно да ги разделите. И това е критично; не можете да наблюдавате звезда и да разберете какво прави, ако нейната светлина е смесена с друга близка звезда.

За да се справи по-добре, екип от астрономи използва 8,1-метровия телескоп Gemini South в Чили със специална камера върху него, наречена Zorro. Това, което го прави специален е, че може да прави изображения на петна. Атмосферата на Земята е болка за астрономите. Постоянно е в движение, с малки пакетчета въздух, които се движат напред-назад. Всеки един от тях действа като леща, огъвайки входящата светлина от звездите. С течение на времето, дори за част от секундата, изображението може да се движи толкова много, че се замъглява в кръг, наречен, странно, „виждащ диск“.

Две или повече звезди близо една до друга в небето могат да бъдат смесени в едно петно. Един от начините за това е да направите изключително кратки експозиции, замразявайки това движение. Това е, което Zorro може да направи, правейки изображения с дължина само 60 милисекунди. На Хелоуин, 2021 г., астрономите получиха 40 000 такива кратки експозиции, използвайки няколко различни филтъра, за да изберат определени цветове на звездите. След това те смениха и комбинираха наблюденията за всеки филтър, за да отменят атмосферния танц, който ги замъгли. Колкото по-голям е телескопът, толкова по-добра е разделителната способност; т.е. колкото по-близо могат да бъдат два обекта и все още можете да ги разделите. Тъй като Gemini е толкова голям, може да доведе до наблюдения с толкова добра или по-добра разделителна способност от Хъбъл, който има 2,4-метрово огледало, но не може да се занимава с атмосфера. В новите изображения – най-високата разделителна способност на наблюденията на звездата във видима светлина, правени някога – R136a1 се вижда ясно, както и десетки звезди около него. Това позволи на астрономите да получат по-добри измервания на цвета на R136a1 от всякога.

Изображението от телескопа Джемини (вляво) на центъра на звездния куп NGC 2070 и звездата R136a1 е дори по-ясно от това, направено от космическия телескоп Хъбъл (вдясно). Цветовете на една звезда могат да бъдат сравнени с очакваните цветове, като се имат предвид характеристиките на звездата: нейната маса, температура, размер, елементарно изобилие, възраст и др. Когато всичко е казано и направено, новите измервания дават маса за чудовищната звезда от 196 пъти масата на Слънцето, с несигурност от +34 и -27, така че разумно може да бъде между 169 и 230 пъти масата на Слънцето. Това е изумително висока маса, но все пак значително по-ниска от предишна оценка от близо 300 слънчеви маси в горния край.

Астрономите, които са извършили тази работа, предупреждават, че са изтласкали изображенията точно до ръба на това, което може да се направи, така че не искат да посочат точната маса. Все още не е сигурно. Но предполагат, че тъй като R136a1 е най-масивната известна звезда, горната граница за това колко масивни могат да бъдат звездите може да е по-ниска от смятаното. Ето колко масивна е звездата сега. Тя е на повече от милион години и без съмнение е загубила много маса през това време в свиреп вятър; звезди като тази, наречени звезди на Wolf-Rayet, са известни с това, че издухват огромни количества материал. Така че някога е била много по-масивна. Точно колко обаче, не е добре известно.

Светимостта, която учените получават за звездата, е 4,6 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето. Ако замените Слънцето с R136a1, то ще изглежда с размера на протегнатия ви юмрук, но ще бъде толкова ярко, че юмрукът ви също ще се запали и Земята ще изгори. Така че, да. Добре, че е на няколко галактики от нас. Това също променя начина, по който мислим, че някои звезди експлодират. Изключително масивните звезди могат да претърпят теоретичен тип експлозия, наречена двойна нестабилна свръхнова, която може да доведе до ултрасветлинна експлозия. Въпреки това, ако горната граница на масата на звездите е 200, а не 300 слънчеви маси, това намалява броя на такива свръхнови, които можем да видим. Също така, количеството тежки елементи, изстреляни от изключително масивни звезди, зависи силно от масата, така че този нов резултат може да промени начина, по който мислим, че са се появили всички тези критични елементи.

Това не е някакъв езотеричен резултат; то буквално променя начина, по който виждаме Вселената и нашия произход в нея. Как може този нов резултат да бъде потвърден или отхвърлен? С по-голяма разделителна способност, а това означава по-големи телескопи, поне нещо в обхвата на 30-метровия клас. Такива все още не съществуват, но има планове за изграждането им. Това обаче ще отнеме известно време, така че засега астрономите ще трябва да измислят други начини да усъвършенстват познанието за най-големите звездни зверове, които космосът може да ни приготви.

Така и така си тук …

… искаме да те помолим за услуга. Ние сме малка независима редакция, което значи, че сами си решаваме какво да правим и за какво да пишем. Нямаме абсолютно никакви зависимости към рекламодатели, собствениците ни не са милионери, нямаме никакви взаимоотношения с политици или пък бизнесмени. Никой не редактира редактора. Никой не „насочва“ мнението ни. Затова ти можеш да ни подкрепиш. Ако ни четеш редовно и смяташ, че статиите, които качваме са полезни, интересни или забавни, може да натиснеш бутона по – долу и да дариш сума по свое усмотрение.