Pressmeddelande

Stjärnor blir större

Stjärna upptäckt med 300 gånger solens massa

21 juli 2010

Med en kombination av instrument vid ESO:s jätteteleskop VLT har astronomer upptäckt de tyngsta stjärnor som hittills hittats. En av dem vägde vid sin födsel mer än 300 gånger solens massa, vilket är mer än dubbelt så mycket som den hittills högsta kända stjärnmassan. Hur tunga kan stjärnor egentligen bli? Att sådana här bjässar kan finnas, miljoner gånger ljusstarkare än solen och med kraftiga vindar som gör att de går ner i vikt, kan ge ett svar på frågan.

Ett astronomlag som letts av Paul Crowther, professor i astrofysik vid Sheffields universitet, har använt ESO:s VLT (Very Large Telescope) samt arkivdata från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble för att detaljstudera två unga stjärnhopar, NGC 3603 och RMC 136a. NGC 3603 är en kosmisk fabrik där nya stjärnor bildas frenetiskt ur utsträckta moln av gas och stoft, belägna 22 000 ljusår från solen (eso1005). RMC 136a, även känd som R136, är en annan hop av unga, tunga och heta stjärnor. Den ligger inuti Tarantelnebulosan i vår granngalax det Stora magellanska molnet, 165 000 ljusår bort (eso0613).

Forskarteamet hittade flera stjärnor där temperaturen på ytan överstiger 40 000 grader, vilket är sju gånger hetare än solen. Stjärnorna är dessutom tiotals gånger större än solen och lyser flera miljoner gånger starkare. Jämförelser med teoretiska modeller pekar på att flera av dessa stjärnor föddes med massor större än 150 gånger solens. Stjärnan R136a1, som hittades i hopen R136, är den tyngsta stjärnan som någonsin upptäckts, med en nuvarande massa på 265 solmassor och en födelsevikt på så mycket som 320 gånger solens.

I NGC 3603 kunde astronomerna även mäta massorna hos två tunga stjärnor som hör till ett dubbelstjärnesystem [1], och kunde därmed verifiera de teoretiska modellerna som de använt. Stjärnorna A1, B och C i denna hop hade vid sin födelse massor som alla ligger nära eller överstiger 150 solmassor.

Mycket tunga stjärnor ger dessutom upphov till mycket kraftiga vindar och utflöden där stjärnans yttre lager helt enkelt blåser bort pga det kraftiga strålningstrycket. Paul Crowther förklarar:

- Till skillnad från människor föds de här stjärnorna tunga och går ner i vikt medan de åldras. Med tanke att den har fyllt drygt en miljon år är den mest extrema stjärnan R136a1 redan ’medelålders’.  Den har genomgått ett intensivt viktminskningsprogram och under tiden blivit av med en femtedel av sin startmassa, eller mer än femtio solmassor.

Om R136a1 skulle ersätta solen i vårt solsystem skulle dess sken överglänsa solens med lika mycket som solen idag överglänser fullmånen.

- Stjärnans stora massa skulle göra att jorden snurrade snabbare kring solen och minska jordårets längd till tre veckor. Den skulle också dränka jorden med otroligt intensiv ultraviolettstrålning och omöjliggöra liv på vår planet, säger Raphael Hirschi vid Keeleuniversitet, som också ingår i teamet.

Dessa supertungviktare till stjärnor är extremt sällsynta och bildas endast i de allra tätaste stjärnhopar. För att skilja ut de enskilda stjärnorna – något som man först nu har lyckats med – kräver den utsökta upplösningsförmågan hos VLT:s instrument för infrarött ljus [2].

Teamet gjorde även en uppskattning av den högsta massa som en stjärna i dessa hopar skulle kunna uppnå, och hur många av dem som skulle tillhöra de tyngsta. Teammedlemmen Olivier Schnurr vid Astrofysiska institutet i Potsdam utvecklar:

- De minsta stjärnorna väger minst 80 gånger Jupiters massa; under den gränsen är de ’misslyckade stjärnor’ eller ’bruna dvärgar’. Vår nya upptäckt stödjer den tidigare tanken att det även finns en övre gräns för hur stora stjärnor kan bli, men den höjer gränsen med en faktor två till cirka 300 solmassor.

Bland de hundra tusen stjärnor som finns i R136 är det bara fyra vars födelsvikt översteg 150 solmassor. Trots det står de för nästan hälften av hopens samlade vind- och strålningskraft. Bara R136a1 tillför dess omgivning mer än femtio gånger mer energi än Orionnebulosan, som är det området närmast jorden där tunga stjärnor håller på att bildas.

Att förstå hur stjärnor med hög massa bildas är nog så knepigt, på grund av deras mycket korta liv och kraftfulla vindar. Det gör att när extremfall som R136a1 hittas blir utmaningen för teoretiker ännu större.

- Antingen föddes de såhär stora, eller så smälte mindre stjärnor samman för att skapa dem, förklarar Crowther.

Stjärnor med massor mellan cirka 8 och 150 gånger solens tror sluta sina relativt korta liv i supernovaexplosioner. Nu när astronomerna har fastställt att stjärnor med massor mellan 150 och 300 solmassor kan finnas, väcks möjligheten att stjärnorna kan sprängas helt i exceptionellt ljusstarka explosioner som kallas parinstabilitetssupernovor. Efter sådana explosioner sprängs stjärnan helt i bitar och uppemot 10 solmassor av järn sprids i omgivningen. Ett möjliga sådana explosioner har upptäckts under de senaste åren.

R136a1 är inte bara den tyngsta stjärnan som någonsin hittats. Den innehar dessutom rekordet för den högsta ljusstyrkan hos en stjärna: nära 10 miljoner gånger större än solen.

- Med tanke på dessa monsters sällsynthet tror jag att det är osannolikt att detta nya rekord kommer att slås inom den närmaste framtiden, fastslår Crowther.

Noter

[1] Stjärnan A1 i NGC 3603 är en dubbelstjärna med en omloppstid på 3,77 dagar. De två stjärnorna i systemet har massor på 120 och 92 gånger solens, vilket betyder att de bildades som stjärnor som vägde 148 respektive 106 solmassor.

[2] Teamet använde instrumenten SINFONI, ISAAC och MAD, alla monterade vid ESO:s VLT (Very Large Telescope) vid Paranal i Chile.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel som publicerats i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (“The R136 star cluster hosts several stars whose individual masses greatly exceed the accepted 150 M_sun stellar mass limit”, av P. Crowther m. fl.).

Teamet består av Paul A. Crowther, Richard J. Parker och Simon P. Goodwin  (University of Sheffield, Storbritannien), Olivier Schnurr (University of Sheffield och Astrophysikalisches Institut Potsdam, Tyskland), Raphael Hirschi (Keele University, Storbritannien) samt Norhasliza Yusof och Hasan Abu Kassim (University of Malaya, Malaysia).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 14 länder: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Forskningsartikeln i pdf-format

Kontakter

Paul Crowther
University of Sheffield
UK
Tel: +44 114 222 4291
Mobil: +44 7946 638 474
E-post: Paul.Crowther@sheffield.ac.uk

Olivier Schnurr
Astrophysikalisches Institut Potsdam
Potsdam, Germany
Tel: +49 331 7499 353
E-post: oschnurr@aip.de

Henri Boffin
ESO, La Silla, Paranal and E-ELT Press Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6222
Mobil: +49 174 515 43 24
E-post: hboffin@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1030 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.