Astronomowie, używając teleskopów ALMA i VLT, odkryli, że zarówno galaktyki gwiazdotwórcze powstałe w początkowych fazach istnienia wszechświata, jak i obszar w pobliżu Drogi Mlecznej zawierają o wiele więcej masywnych gwiazd niż spokojniejsze regiony wszechświata To rzuca wyzwanie dzisiejszym teoriom opisującym ewolucję galaktyk, a także naszemu obecnemu postrzeganiu samego formowania się gwiazd.

Zhi-Yu Zhang, astronom z University of Edinburgh, razem z grupą naukowców, sondując daleki wszechświat, zbadali proporcje występowania masywnych gwiazd w czterech odległych galaktykach gwiazdotwórczych bogatych w duże ilości gazów.  Zhang i jego zespół opracowali nową metodę, analogiczną do datowania radiowęglowego, dzięki której zmierzyli ilość tlenku węgla w czterech galaktykach gwiazdotwórczych. Obserwowali oni stosunek dwóch typów tychże tlenków zawierających różne izotopy pierwiastków.

Jak wyjaśnia Zhang, Izotopy węgla i tlenu mają różne pochodzenia – O-18 produkowany jest w masywnych gwiazdach, a C-13 w mniej masywnych obiektach. Dzięki nowej technice naukowcy mogli przyjrzeć się galaktykom i ocenić masy należących do nich gwiazd. Współautorka pracy, Donatella Romano z INAF-Astrophysics and Space Science Observatory w Bolonii, wyjaśnia, że odkryty stosunek izotopu tlenu O-18 do izotopu węgla C-13 był około 10 razy wyższy w galaktykach gwiazdotwórczych we wczesnym wszechświecie, niż w galaktykach takich jak Droga Mleczna, co oznacza, że wewnątrz galaktyk gwiazdotwórczych jest o wiele więcej masywnych gwiazd.

Porównanie wstępowania isotopów węgla oraz tlenu w czterech zbadanych galaktykach.

Masa gwiazdy jest najistotniejszym czynnikiem wpływającym na jej dalszą ewolucję. Bardziej masywne obiekty jasno świecą i mają krótkie życie, natomiast mniej masywne, jak np. Słońce, świecą mniej intensywnie przez miliardy lat. Znajomość proporcji gwiazd o różnych masach powstających w  galaktykach  jest podstawą dla astronomów do zrozumienia jak powstawały i ewoluowały galaktyki. Co za tym idzie, daje to naukowcom istotny wgląd w dostępne pierwiastki, które mogłyby zostać budulcami przyszłych gwiazd i planet oraz  w liczbę małych czarnych dziur, które w wyniku procesu łączenia mogą utworzyć supermasywne czarne dziury występujące w centrach galaktyk.

Najnowsze wyniki są także spójne z innym niedawno dokonanym odkryciem. Zespół prowadzony przez Fabian Schneider z University of Oxford wykonał badania spektroskopowe, używając VLT, na 800 gwiazdach z obszaru gwiazdotwórczego 30 Doradus Wielkiego Obłoku Magellana w celu zbadania ich ogólnego rozmieszczenia we wczesnym wszechświecie, a także ich mas początkowych.

Schneider wyjaśnia: „Znaleźliśmy około 30% więcej gwiazd o masie większej niż 30 mas Słońca, niż się spodziewaliśmy, a także 70% więcej obiektów niż się spodziewaliśmy o masie 60 razy większej. Nasze wyniki wystawiają na próbę wcześniej przewidywany limit 150 mas Słońca jako maksymalną masę rodzącej się gwiazdy, a wręcz sugerują, że gwiazdy mogą się formować nawet z masą 300  Słońc.”

Astronomowie będą musieli przeanalizować dotychczasowe teorie oraz wyniki badań, ponieważ najnowsze rezultaty prowadzą nas do pytania o to, jak dobrze faktycznie znamy i rozumiemy historię wszechświata.

Artykuł napisał Mateusz Suryś.

Źródła:

ESO

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu