Яка маса необхідна для створення чорної діри ESO Франція
Астрономи кидають виклик сучасним теоріям
За допомогою VLT ESO команда європейських астрономів вперше змогла продемонструвати, що магнітар - рідкісний тип нейтронної зірки - утворився із зірки з масою принаймні в 40 разів більшої, ніж Сонце. Цей результат представляє справжній виклик для діючих теорій про еволюцію зірок, оскільки така масивна зірка повинна була стати чорною дірою, а не магнітаром. Тому цей результат піднімає фундаментальне питання: яку масу повинна мати зірка насправді, щоб стати чорною дірою? ?
Для отримання своїх висновків астрономи детально спостерігали за надзвичайним зоряним скупченням Вестерлунда 1 (скупчення Вівтаря) [1], розташованого на відстані 16000 світлових років від Землі в сузір'ї Вівтаря. З попередніх досліджень (eso0510) астрономам було відомо, що Вестерлунд 1 був найближчим із відомих сверхзіркових скупчень, що містив сотні масивних зірок, деякі світять яскравістю, майже еквівалентною мільйонам сонць, а інші мають діаметр, який у дві тисячі разів більший за Сонце (ширина орбіти Сатурна).
"Якби Сонце було в основі цього чудового скупчення, наше нічне небо було б наповнене сотнями зірок, яскравих, як повний місяць", - говорить Бен Річі, перший автор наукової статті, що представляє результати.
Вестерлунд 1 - це фантастичний зоряний зоопарк з екзотичною та різноманітною популяцією зірок. Зірки в скупченні мають щонайменше одне спільне: усі вони одного віку, за оцінками, від 3,5 до 5 мільйонів років, оскільки скупчення сформувалося під час одного епізоду формування зірок.
Магнетар (eso0831) - це тип нейтронної зірки з неймовірно сильним магнітним полем - у мільйон мільярдів разів сильнішим за земне - і утворюється, коли певні зірки вибухають у наднові. У скупченні Вестерлунд 1 знаходиться один з небагатьох магнетарів, які, як відомо, існують у Чумацькому Шляху. Завдяки своєму розташуванню в скупченні астрономи змогли зробити чудовий висновок, що цей магнетар повинен був утворитися із зірки, щонайменше в 40 разів більшої маси Сонця.
Оскільки всі зірки у Вестерлунді 1 є однолітками, ця зірка, яка вибухнула, залишивши за собою лише магнітар, повинна була мати менший термін життя, ніж інші зірки, що все ще перебувають у скупченні. “Оскільки тривалість життя зірки безпосередньо пов’язана з її масою - чим масивніша зірка, тим коротше її життя - якщо ми можемо визначити масу будь-якої зірки, яка все ще“ жива ”, ми можемо без сумніву сказати, що наша найкоротша -жива зірка, яка стала магнітаром, мабуть, була ще більш масивною », - каже Саймон Кларк, один із співавторів статті та керівник групи. "Це має дуже велике значення, оскільки ще немає задовільної теорії, яка б пояснила, як утворюються такі надзвичайно магнітні об'єкти. "
Тому астрономи вивчали зірки подвійної системи затемнення W13 у Вестерлунді 1, використовуючи той факт, що в такій системі маси можна визначити безпосередньо з руху зірок.
У порівнянні з цими зірками вони виявили, що зірка, яка стала магнітаром, повинна мати масу принаймні в 40 разів більшу, ніж Сонце. Цей результат вперше доводить, що магнетари можуть бути еволюцією зірок настільки масивною, що зазвичай можна очікувати, що вони утворюють чорні діри. Раніше передбачалося, що зірки з початковою масою від 10 до 25 мас Сонця утворюють нейтронні зірки, а ті, що мають масу більше 25 мас Сонця, повинні утворювати чорні діри.
"Ці зірки повинні пролити більше дев'яти десятих своєї маси, перш ніж вибухнути у наднову, інакше вони утворять чорну діру", - сказав Ігнасіо Негеруела, один із співавторів статті. “Така втрата маси перед вибухом створює справжній виклик сучасним теоріям еволюції зірок. "
"Якщо зірки з масою, яка навіть перевищує масу Сонця в 40 разів, не можуть досягти подвигу еволюції в чорну діру, виникає складне питання про те, яка зірка повинна справді руйнуватися і утворювати чорну діру" Норберт Лангер, інший співавтор.
Тренувальний процес, який підтримують астрономи, постулює, що зірка, яка перетворилася в магнетар - прародитель - народилася зі зоряним супутником. У міру еволюції двох зірок вони, мабуть, почали взаємодіяти, а енергія, витягнута від їх орбітального руху, використовувалася для викидання гігантських кількостей речовини з "батьківської" зірки. Оскільки в даний час такого супутника не видно в місці розташування магнетара, можна припустити, що наднова, яка утворила магнетар, призвела до розриву двійкової системи, викидаючи дві зірки з скупчення з високою швидкістю.
"Якщо так, це передбачає, що двійкові системи можуть зіграти ключову роль в еволюції зірок, сприяючи втраті маси - остання космічна дієта для" зірок у важкій вазі ", яка позбавляє їх понад 95%.% Від їх початкової маси", - робить висновок Саймон Кларк.
Примітки
[1] Відкритий кластер Вестерлунд 1 був відкритий в 1961 році з Австралії шведським астрономом Бенгтом Вестерлундом, який залишив цю країну, щоб стати директором ESO в Чилі (1970-74). Це скупчення знаходиться за гігантською міжзоряною хмарою газу та пилу, яка блокує більшу частину видимого світла. Коефіцієнт поглинання перевищує 100 000, і тому знадобилося так багато часу, щоб виявити справжню природу цього конкретного кластера.
Вестерлунд 1 - це унікальна природна лабораторія для вивчення фізики екстремальних зірок, яка допомагає астрономам зрозуміти, як живуть і вмирають наймасивніші зірки Чумацького Шляху. Зі своїх спостережень астрономи дійшли висновку, що це крайнє скупчення, швидше за все, містило в 100 000 разів більше маси Сонця і всі його зірки розташовані в регіоні, який охоплює менше 6 світлових років. Вестерлунд 1 також виявляється наймасивнішим з молодих компактних скупчень, виявлених на сьогодні в Чумацькому Шляху.
Усі зірки, проаналізовані до цього часу у Вестерлунді 1, мають масу принаймні в 30-40 разів більше маси Сонця. Такі зірки, що мають досить коротке життя - в астрономічному розумінні цього поняття - Вестерлунд 1, мабуть, дуже молоді. Астрономи оцінили його вік від 3,5 до 5 мільйонів років. Крім того, Вестерлунд 1 - це явно "новонароджений" скупчення в нашій Галактиці.
Більше інформації
Це дослідження, представлене в цьому прес-релізі ESO, незабаром буде опубліковане в журналі Astronomy and Astrophysics ("Дослідження VLT/FLAMES для масивних бінарних файлів у Вестерлунді 1: II. Динамічні обмеження маси попередників магніту від затемнювального двійкового файлу W13", Б. Річі та ін.). Ця ж команда опублікувала перше дослідження з цим об'єктом у 2006 році ("Нейтронна зірка з масивним родоначальником у Вестерлунді 1", М.П. Муно та співавт., Astrophysical Journal, 636, L41).
Команда складається з Бена Річі та Саймона Кларка (Відкритий університет, Великобританія), Ігнасіо Негеруела (Університет Аліканте, Іспанія) та Норберт Лангер (Університет Бонн, Німеччина та Університет Утрехта, Голландія).
Ця команда астрономів використовувала прилад FLAMES на VLT ESO в Параналі, Чилі, для вивчення зірок скупчення Вестерлунд 1.
Зв'язки
Контакти
Тьєррі Ботті
Астрономічна обсерваторія Марселя Прованс
Марсель, Франція
Телефон: +33 4 95 04 41 06
Мобільний телефон: + 33 6 72 53 79 46
Електронна адреса: [email protected]
Саймон Кларк
Відкритий університет
Великобританія
Телефон: +44207 679 4372
Електронна адреса: [email protected]
Ігнасіо Негеруела
Університет Аліканте
Аліканте, Іспанія
Тел .: +34965 903400 доб 1152
Електронна адреса: [email protected]
Річард Хук
ESO, La Silla, Paranal та прес-секретар E-ELT
Гархінг у Мюнхені, Німеччина
Телефон: +49 89 3200 6655
Електронна адреса: [email protected]
Цей текст є перекладом прес-релізу ESO eso1034.