Super-Sternhaufen sind Gruppen von Hunderttausenden sehr junger Sterne, die in einem unglaublich kleinen Volumen verpackt sind. Sie stellen die extremsten Umgebungen dar, in denen sich Sterne und Planeten bilden können.
Bisher war bekannt, dass Supersternhaufen nur sehr weit entfernt existieren, meist in Paaren oder Gruppen interagierender Galaxien. Jetzt hat jedoch ein Team europäischer Astronomen [1] die ESO-Teleskope verwendet, um ein solches Monsterobjekt in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, fast, aber nicht ganz, in unserem eigenen Hinterhof aufzudecken!
Die neu gefundene massive Struktur ist hinter einer großen Staub- und Gaswolke versteckt, und deshalb hat es so lange gedauert, ihre wahre Natur zu enthüllen. Es ist als „Westerlund 1“ bekannt und tausendmal näher als jeder andere bisher bekannte Supersternhaufen. Es ist nah genug, dass Astronomen nun seine Struktur detailliert untersuchen können.
Westerlund 1 enthält Hunderte von sehr massiven Sternen, von denen einige mit einer Brillanz von fast einer Million Sonnen leuchten und einige zweitausendmal größer als die Sonne (so groß wie die Umlaufbahn des Saturn)! Wenn sich die Sonne im Herzen dieses bemerkenswerten Clusters befinden würde, wäre unser Himmel voller Hunderte von Sternen, die so hell sind wie der Vollmond. Westerlund 1 ist ein einzigartiges natürliches Labor für das Studium der extremen Sternphysik und hilft Astronomen herauszufinden, wie die massereichsten Sterne unserer Galaxie leben und sterben.
Aus ihren Beobachtungen schließen die Astronomen, dass dieser extreme Cluster höchstwahrscheinlich nicht weniger als das 100.000-fache der Sonnenmasse enthält und sich alle seine Sterne in einer Region mit einem Durchmesser von weniger als 6 Lichtjahren befinden. Westerlund 1 scheint somit der massivste kompakte junge Cluster zu sein, der bisher in der Milchstraße identifiziert wurde.
Super Star Cluster
Sterne werden in der Regel in kleinen Gruppen geboren, meist in sogenannten „offenen Clustern“, die typischerweise einige hundert Sterne enthalten. Aus einer Vielzahl von Beobachtungen schließen Astronomen, dass die Sonne selbst vor etwa 4.500 Millionen Jahren in einem solchen Cluster geboren wurde.
In einigen aktiven („Starburst“) Galaxien haben Wissenschaftler heftige Episoden der Sternentstehung beobachtet (siehe beispielsweise ESO Press Photo 31/04), die zur Entwicklung von Supersternhaufen führten, die jeweils mehrere Millionen Sterne enthielten.
Solche Ereignisse waren offensichtlich in der Kindheit der Milchstraße vor mehr als 12.000 Millionen Jahren üblich: Die vielen galaktischen Kugelhaufen - die fast so alt sind wie unsere Galaxie (z. B. ESO PR 20/04) - gelten in der Tat als Überreste der frühen Zeit Super-Sternhaufen.
Alle bisher in Starburst-Galaxien beobachteten Super-Sternhaufen sind sehr weit entfernt. Es ist nicht möglich, ihre einzelnen Sterne zu unterscheiden, selbst mit der fortschrittlichsten Technologie. Dies erschwert ihre Untersuchung dramatisch und Astronomen waren daher seit langem bestrebt, solche Cluster in unserer Nachbarschaft zu finden, um ihre Struktur detaillierter zu untersuchen.
Jetzt ist es einem Team europäischer Astronomen [1] endlich gelungen, mehrere Teleskope der ESO am La Silla-Observatorium (Chile) einzusetzen.
Westerlund 1
Der offene Cluster Westerlund 1 befindet sich im südlichen Sternbild Ara (Altar-Sternbild). Es wurde 1961 aus Australien vom schwedischen Astronomen Bengt Westerlund entdeckt, der später von dort zum ESO-Direktor in Chile wechselte (1970 - 74). Dieser Cluster befindet sich hinter einer riesigen interstellaren Wolke aus Gas und Staub, die den größten Teil ihres sichtbaren Lichts blockiert. Der Dimmfaktor beträgt mehr als 100.000 - und deshalb hat es so lange gedauert, die wahre Natur dieses bestimmten Clusters aufzudecken.
Im Jahr 2001 identifizierte das Astronomenteam mehr als ein Dutzend extrem heiße und eigenartige massive Sterne im Cluster, sogenannte „Wolf-Rayet“ -Sterne. Seitdem haben sie Westerlund 1 ausgiebig mit verschiedenen ESO-Teleskopen untersucht.
Sie verwendeten Bilder vom Wide Field Imager (WFI), der an das 2,2-m-ESO / MPG angeschlossen war, sowie von der SUperb Seeing Imager 2 (SuSI2) -Kamera des 3,5-m-New-Technology-Teleskops (NTT) von ESO. Aus diesen Beobachtungen konnten sie etwa 200 Clustermitgliedssterne identifizieren.
Um die wahre Natur dieser Sterne festzustellen, führten die Astronomen dann spektroskopische Beobachtungen von etwa einem Viertel von ihnen durch. Dazu verwendeten sie den Boller & Chivens-Spektrographen am 1,52-m-ESO-Teleskop und das ESO-Multi-Mode-Instrument (EMMI) am NTT.
Ein exotischer Zoo
Diese Beobachtungen haben eine große Population von sehr hellen und massiven, ziemlich extremen Sternen ergeben. Einige würden den Raum des Sonnensystems in der Umlaufbahn des Saturn füllen (ungefähr 2.000 Mal größer als die Sonne!), Andere sind so hell wie eine Million Sonnen.
Westerlund 1 ist offensichtlich ein fantastischer Sternzoo mit einer exotischen Bevölkerung und einer echten astronomischen Goldgrube. Alle identifizierten Sterne sind weiterentwickelt und sehr massereich und umfassen die gesamte Bandbreite der Stern-Kuriositäten von Wolf-Rayet-Sternen, OB-Überriesen, gelben Hypergianten (fast so hell wie eine Million Sonnen) und leuchtend blauen Variablen (ähnlich dem außergewöhnlichen Eta Carinae-Objekt - siehe ESO PR 31/03).
Alle bisher in Westerlund 1 analysierten Sterne wiegen mindestens 30-40 mal mehr als die Sonne. Da solche Sterne astronomisch gesehen ein eher kurzes Leben haben, muss Westerlund 1 sehr jung sein. Die Astronomen bestimmen ein Alter zwischen 3,5 und 5 Millionen Jahren. Westerlund 1 ist also eindeutig ein "neugeborener" Cluster in unserer Galaxie!
Der massivste Cluster
Westerlund 1 ist unglaublich reich an Monstersternen - nur als ein Beispiel enthält es so viele gelbe Hypergier, wie bisher in der gesamten Milchstraße bekannt waren!
„Wenn sich die Sonne im Herzen von Westerlund 1 befinden würde, wäre der Himmel voller Sterne, von denen viele heller als der Vollmond sind“, kommentiert Ignacio Negueruela von der Universidad de Alicante in Spanien und Mitglied des Teams.
Die große Menge sehr massereicher Sterne impliziert, dass Westerlund 1 eine große Anzahl von Sternen enthalten muss. „In unserer Galaxie“, erklärt Simon Clark vom University College London (UK) und einer der Autoren dieser Studie, „gibt es mehr als 100 solarähnliche Sterne für jeden Stern, der zehnmal so viel wiegt wie die Sonne. Die Tatsache, dass wir in Westerlund 1 Hunderte von massiven Sternen sehen, bedeutet, dass es wahrscheinlich fast eine halbe Million Sterne enthält, aber die meisten davon sind nicht hell genug, um durch die dunkle Wolke aus Gas und Staub zu blicken. “ Dies ist zehnmal mehr als jeder andere bekannte junge Cluster in der Milchstraße.
Westerlund 1 ist vermutlich viel massereicher als die dichten Cluster schwerer Sterne, die in der zentralen Region unserer Galaxie vorhanden sind, wie die Cluster Arches und Quintuplet. Weitere tiefe Infrarotbeobachtungen sind erforderlich, um dies zu bestätigen.
Dieser Super-Sternhaufen bietet Astronomen nun eine einzigartige Perspektive auf eine der extremsten Umgebungen im Universum. Westerlund 1 bietet sicherlich neue Möglichkeiten für die langjährige Suche nach mehr und feineren Details darüber, wie sich Sterne und insbesondere massive Sterne bilden.
… Und die dichtesten
Die große Anzahl von Sternen in Westerlund 1 war nicht die einzige Überraschung, die Clark und seine Kollegen erwartete. Aufgrund ihrer Beobachtungen stellten die Teammitglieder auch fest, dass all diese Sterne in einem erstaunlich kleinen Raumvolumen verpackt sind, das tatsächlich weniger als 6 Lichtjahre breit ist. Tatsächlich ist dies mehr oder weniger vergleichbar mit der Entfernung von 4 Lichtjahren zum sonnennächsten Stern, Proxima Centauri!
Es ist unglaublich: Die Konzentration in Westerlund 1 ist so hoch, dass der mittlere Abstand zwischen den Sternen dem Ausmaß des Sonnensystems ziemlich ähnlich ist.
„Bei so vielen Sternen in so kleinem Volumen können einige von ihnen kollidieren“, stellt sich Simon Clark vor. „Dies könnte zur Bildung eines Schwarzen Lochs mit mittlerer Masse führen, das massereicher als 100 Sonnenmassen ist. Es kann durchaus sein, dass sich ein solches Monster bereits im Kern von Westerlund 1 gebildet hat. “
Die riesige Population massereicher Sterne in Westerlund 1 lässt darauf schließen, dass dies erhebliche Auswirkungen auf die Umgebung haben wird. Der Cluster enthält so viele massive Sterne, dass in einer Zeitspanne von weniger als 40 Millionen Jahren mehr als 1.500 Supernovae leben werden. Ein gigantisches Feuerwerk, das einen Brunnen aus galaktischem Material antreiben kann!
Da sich Westerlund 1 nur in einer Entfernung von etwa 10.000 Lichtjahren befindet, können hochauflösende Kameras wie NAOS / CONICA auf dem Very Large Telescope von ESO die einzelnen Sterne auflösen. Solche Beobachtungen zeigen nun kleinere Sterne in Westerlund 1, darunter einige, die weniger massereich sind als die Sonne. Astronomen werden daher bald in der Lage sein, diesen exotischen galaktischen Zoo eingehend zu untersuchen.
Mehr Informationen
Die in dieser ESO-Pressemitteilung vorgestellten Forschungsergebnisse werden in Kürze in der führenden Forschungszeitschrift Astronomy and Astrophysics („Über die massive Sternpopulation des Super Star Cluster Westerlund 1“ von J.S. Clark und Kollegen) veröffentlicht. Die PDF-Datei ist auf der A & A-Website verfügbar. Ein zweites Papier („Weitere Wolf-Rayet-Sterne im Starburst-Cluster Westerlund 1“ von Ignacio Negueruela und Simon Clark) wird in Kürze auch in Astronomy and Astrophysics veröffentlicht. Es ist als astro-ph / 0503303 erhältlich.
Eine spanische Pressemitteilung der Universidad de Alicante ist auf der Website von Ignacio Negueruela verfügbar.
Hinweis
[1]: Das Team besteht aus Simon Clark (University College London, Großbritannien), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Spanien), Paul Crowther (Universität Sheffield, Großbritannien) und Simon Goodwin (Universität Wales, Cardiff, Großbritannien). , Rens Waters (Universität Amsterdam) und Sean Dougherty (Dominion Radio Astrophysical Observatory).
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
