ستاره های بزرگ – منظورم واقعا عظیم، با جرمی بیست یا بیشتر از خورشید، به طرز وحشتناکی قدرتمند هستند.
انرژی تولید شده توسط آنها به شدت با جرم افزایش می یابد، بنابراین در انتهای بالای این محدوده، ستارگان می توانند آنقدر نور ساطع کنند که می توان آنها را با تلسکوپ های کوچک در کهکشان های دیگر مشاهده کرد و هر سیاره ای را که داشته باشند، می پزند. آنها می توانند کل سحابی ها را روشن کنند و هنگامی که در پایان زندگی کوتاه و خشن خود منفجر شوند، می توانند از کل کهکشان ها پیشی بگیرند. کهکشانمنes جمع.
اما ستاره ها چقدر می توانند جرم داشته باشند؟ این یک سوال مهم در نجوم است. ما درک خوبی از رفتار ستارگانی مانند خورشید داریم، اما با اضافه کردن جرم بیشتر به آنها، رفتار آنها می تواند متزلزل شود. آنها می توانند ناپایدار و ضربان دار شوند و حتی انفجار را تجربه کنند همین الان این طرف یک ابرنواختر فاجعه بار.
هنگامی که ستارگان عظیم منفجر می شوند، کهکشان اطراف خود را با عناصر سنگینی مانند آهن که در طول زندگی خود می سازند، می کارند. این عناصر برای ساختن سیارات و حیات مورد نیاز هستند. ما به معنای واقعی کلمه وجود خود را مدیون ستاره های عظیمی هستیم که به ابرنواختر تبدیل می شوند.
و از نظر تئوری، ما دوست داریم بدانیم که حد بالای جرم چقدر است، زیرا این به ستاره شناسان کمک می کند تا تعیین کنند ستاره ها چگونه متولد می شوند و چگونه زندگی می کنند.
تا همین اواخر تصور می شد که این حد بیش از 300 برابر جرم خورشید است که بسیار زیاد است. اما اکنون مشاهدات جدید از پرجرم ترین ستاره شناخته شده نشان می دهد که این ممکن است بیش از حد باشد. نتایج جدید حاکی از آن است که حد جرم نزدیک به 200 جرم خورشید است.
این ستاره R136a1 نام دارد. این بخشی از یک خوشه متراکم از ستارگان بسیار جوان به نام NGC 2070 است که در مرکز سحابی رتیل، یک ابر گازی عظیم و عظیم ستاره‌ساز در یک کهکشان اقماری کهکشان راه شیری به نام ابر ماژلانی بزرگ قرار دارد. تقریباً 160000 سال نوری از ما فاصله دارد.
مشاهده R136a1 است دشوار. ستارگان هسته NGC 2070 بسیار فشرده هستند و حتی با هابل جدا کردن آنها دشوار است. و این بسیار مهم است. شما نمی توانید یک ستاره را رصد کنید و بفهمید که اگر نور آن با ستاره دیگری در نزدیکی او مخلوط شود، چه می کند.
برای انجام بهتر، تیمی از اخترشناسان از تلسکوپ 8.1 متری جمینی ساوث در شیلی با دوربین ویژه ای به نام زورو روی آن استفاده کردند. [link to paper]. چیزی که آن را خاص می کند این است که امکان پذیر است تصویربرداری لکه.
جو زمین برای ستاره شناسان نقطه دردناکی است. دائماً در حال حرکت است و حفره های کوچکی از هوا به عقب و جلو پرواز می کند. هر یک از اینها به عنوان یک عدسی عمل می کند و نور ورودی از ستاره ها را خم می کند. با گذشت زمان، حتی در کسری از ثانیه، تصویر می تواند آنقدر حرکت کند که به شکل دایره ای محو شود که به طرز عجیبی نشان دهنده دیسک را ببینید. دو یا چند ستاره نزدیک به هم در آسمان را می توان در یک لکه ادغام کرد.
یکی از راه‌ها گرفتن نوردهی بسیار کوتاه است که این حرکت را منجمد می‌کند. این کاری است که زورو می تواند انجام دهد، با گرفتن عکس هایی در مدت زمان 60 میلی ثانیه. در هالووین 2021، اخترشناسان 40000 نوردهی کوتاه از این دست را با استفاده از فیلترهای مختلف برای انتخاب رنگ های خاص ستاره انجام دادند. آنها سپس حرکت کردند و مشاهدات را برای هر فیلتر ترکیب کردند تا رقص جوی را که آنها را تار می کرد، خنثی کنند.
هرچه تلسکوپ بزرگتر باشد، وضوح بهتری دارد. یعنی هر چه دو جسم به هم نزدیکتر باشند و همچنان آنها را از هم جدا کنند. از آنجایی که Gemini بسیار بزرگ است، استفاده از تصویربرداری لکه‌ای می‌تواند منجر به مشاهداتی با وضوح خوب یا بهتر از هابل شود، که دارای یک آینه 8 فوتی است اما شامل جو نمی‌شود.
در تصاویر جدید – رصدهای با بالاترین وضوح نور مرئی از ستاره که تاکنون انجام شده است – R136a1 و همچنین ده ها ستاره اطراف آن را می توان به وضوح مشاهده کرد. این به اخترشناسان اجازه داد تا اندازه گیری های بهتری از رنگ R136a1 نسبت به قبل انجام دهند.
آن بخش بسیار مهم است. رنگ های یک ستاره را می توان با رنگ های مورد انتظار با توجه به ویژگی های ستاره مقایسه کرد: جرم، دما، اندازه، فراوانی عناصر، سن و غیره.
در مجموع، اندازه‌گیری‌های جدید جرمی 196 برابر جرم خورشید، با عدم قطعیت 34+ تا 27- را به دست می‌دهد، بنابراین می‌تواند به طور منطقی بین 169 تا 230 برابر جرم خورشید باشد. این یک جرم فوق‌العاده بالا است، اما هنوز به طور قابل‌توجهی کمتر از تخمین قبلی تقریباً 300 جرم خورشیدی در انتهای مرتفع است.
اخترشناسانی که این کار را انجام دادند، هشدار می‌دهند که آنها تصویربرداری لکه‌ای را تا حد توانایی‌های آن بالا برده‌اند، و بنابراین نمی‌خواهند خطی در شن‌های اطراف جرم بکشند. هنوز نامشخص است. اما نشان می دهد که از آنجایی که R136a1 پرجرم ترین ستاره شناخته شده است، حد بالایی در مورد جرم ستاره ها ممکن است کمتر از آن چیزی باشد که تصور می شد.
اتفاقاً این ستاره چقدر سنگین است اکنون. بیش از یک میلیون سال قدمت دارد و بدون شک در آن زمان به دلیل باد شدید جرم زیادی از دست داده است. ستارگانی مانند اینها که ستارگان Wolf-Rayet نامیده می شوند، شناخته شده اند که مقادیر عظیمی از مواد را از بین می برند. بنابراین یک بار بسیار عظیم تر بود. همین الان چگونه عظیم به خوبی شناخته نشده است.
به عنوان یک نکته جانبی، روشنایی آنها برای ستاره 4.6 است میلیون برابر خورشید اگر خورشید را با R136a1 جایگزین کنید، به اندازه مشت دراز شده شما به نظر می رسد، اما آنقدر درخشان است که مشت شما نیز آتش می گیرد و زمین را می سوزاند. درنتیجه بله. خوب است که چند کهکشان دورتر است.
همچنین طرز فکر ما را در مورد انفجار برخی ستاره ها تغییر می دهد. ستارگان بسیار پرجرم می توانند تحت یک نوع نظری انفجار به نام a جفت ناپایداری ابرنواختر، که ممکن است منجر به یک انفجار فوق سبک شود. با این حال، اگر حد بالایی برای جرم ستاره‌ای 200 باشد و نه 300 جرم خورشیدی، تعداد چنین ابرنواخترهایی را که می‌توانیم ببینیم کاهش می‌دهد. علاوه بر این، مقدار عناصر سنگین ساطع شده از ستارگان بسیار پرجرم به شدت به جرم بستگی دارد، بنابراین این نتیجه جدید می تواند طرز فکر ما را که همه آن عناصر حیاتی تشکیل شده اند را تغییر دهد.
این یک نتیجه باطنی نیست. این به معنای واقعی کلمه نحوه نگرش ما به جهان و منشا ما در آن را تغییر می دهد.
پس چگونه می توان این نتیجه جدید را تایید یا رد کرد؟ وضوح بیشتر، و این یعنی تلسکوپ های بزرگتر، حداقل چیزی در کلاس 30 متر. آنها هنوز وجود ندارند، اما برنامه هایی برای ساخت آنها وجود دارد. با این حال، این مدتی طول می کشد، بنابراین در حال حاضر ستاره شناسان باید به راه های دیگری برای تمرکز بر روی بزرگترین جانوران ستاره ای که کیهان می تواند تصور کند فکر کنند.
