تلسکوپ فضایی جیمز وب ابرخوشه ستاره هیولا وسترلوند ۱ را بررسی می کند (تصویر)

‘ما حد تشخیص خود را به کوتوله های قهوه ای خوشه کاهش دادیم که کوچکترین ستاره هایی هستند که می توانند تشکیل شوند.’

با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، اخترشناسان به سمت یک خوشه ستاره ای جوان بسیار جذاب و عظیم در کهکشان راه شیری حرکت کردند. وسترلوند ۱ نام دارد. وسترلوند ۱ که در حدود ۱۲۰۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد، نزدیکترین خوشه ستاره ای بسیار پرجرم به ما است.

خوشه های ستاره ای بسیار پرجرم مانند وسترلوند ۱ گروه بندی ستارگانی هستند که دارای جرمی معادل ده ها هزار خورشید هستند. در این ابرخوشه‌ها، فرآیندهایی که به نفع محیط‌های ستاره‌زایی هستند و تولد ستارگان و سیارات را افزایش می‌دهند، بسیار کارآمد هستند.

وسترلوند ۱ با عرض بیش از ۶.۶ سال نوری، جرمی معادل با ۶۳۰۰۰ خورشید دارد. این خوشه با میزبانی از بزرگ‌ترین و فشرده‌ترین جمعیت ستاره‌های هیولا در کهکشان راه شیری، با صدها ستاره بسیار پرجرم در یک منطقه نسبتاً کوچک، هدفی جذاب برای اخترشناسانی است که در پی درک بهتر طیف وسیعی از پدیده‌های ستاره‌ای و تکامل سیستم‌های سیاره‌ای هستند.

رهبر تیم EWOCS ماریو جوزپه از رصدخانه نجومی پالرمو در ایتالیا گفت: ‘ما حد تشخیص خود را به کوتوله های قهوه ای خوشه کاهش دادیم که کوچکترین ستاره هایی هستند که می توانند تشکیل شوند.’ بنابراین، ما قادر خواهیم بود محتوای واقعی خوشه را تعیین کنیم و ویژگی هایی مانند توزیع جرم ستاره های آن را اندازه گیری کنیم.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) همچنین مشاهدات دقیق و عمیقی را ارائه می دهد که در طول موج های فروسرخ نور گرفته شده است که می تواند برای برجسته کردن ستارگان جوان که هنوز توسط دیسک های پیش سیاره ای متولد سیاره احاطه شده اند، استفاده شود.

جوزپه ادامه داد: اینها ممکن است در حال حاضر در حال تشکیل سیارات باشند. همه اینها برای اولین بار به ما این امکان را می دهد که تأثیر محیط ستارگان را بر محصولات تشکیل ستاره و فرآیند تشکیل سیاره تعیین کنیم.

Westerlund 1 یک سرزمین عجایب برای ستاره شناسان است

EWOCS نه تنها با مشاهدات JWST، بلکه با داده‌های تلسکوپ فضایی هابل، آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA)، تلسکوپ فضایی پرتو ایکس چاندرا ناسا و دیگر منابع به بررسی و مطالعه Westerlund 1 و ابرخوشه کمی کوچکتر Westerlund 2 می‌پردازد.

جوزپه می‌گوید: «Westerlund 1 میزبان بزرگ‌ترین و فشرده‌ترین جمعیت ستارگان عظیمی است که در کهکشان می‌شناسیم، با صدها ستاره بسیار پرجرم که در یک منطقه بسیار کوچک بسته‌بندی شده‌اند، که تقریباً همه آنها در منظومه‌های دوتایی نزدیک قرار دارند. در چنین مواردی، محیط ستاره‌زایی تحت سلطه تابش پرانرژی [اشعه ماوراء بنفش و ایکس] و ذرات پرسرعت و پرانرژی است که تشکیل ستاره‌ها و سیاره‌ها را تنظیم می‌کنند.»

طیفی از شرایط مختلف در کهکشان ها می تواند سرعت شکل گیری ستاره ها را تعیین کند. به عنوان مثال، دوره‌های تولد شدید ستارگان، که به عنوان دوره‌های انفجار ستاره‌ها شناخته می‌شوند، می‌توانند با برخورد کهکشان‌ها و ایجاد هجوم گاز و غبار، که بلوک‌های سازنده ستارگان جدید هستند، ایجاد شوند.

جوزپه گفت: در این موارد، محیط معمولی ستاره‌زایی به شکل مناطق ستاره‌زایی بسیار پرجرم است.

چنین مواردی در کیهان اولیه و متلاطم که احتمال وقوع برخوردهای کهکشانی بیشتر بود، بیشتر بود. سرعت شکل‌گیری در کهکشان راه شیری کاهش یافته است، زیرا کهکشان «مدرن» است، به این معنی که مناطق انفجار ستاره‌ها بسیار کم هستند.

جوزپه ادامه داد: «کهکشان راه شیری امروز تنها میزبان چند خوشه ابرپرجرم است که کمتر از ده خوشه آن شناخته شده است. این چند منطقه بسیار مهم هستند، زیرا به ما امکان می‌دهند شرایط ستاره‌زایی و سیاره‌زایی را که نمونه‌ای از کهکشان‌های ستاره‌زای در جهان اولیه هستند، مطالعه کنیم و دانش خود را درباره شکل‌گیری ستاره‌ها و سیاره‌ها در شدیدترین و پرانرژی‌ترین محیط‌های ستاره‌زایی گسترش دهیم. ما می‌دانیم.»

این همان چیزی است که مطالعه Westerlund 1، یکی از این مناطق را بسیار مهم می کند.

ابرخوشه ها اغلب توسط ابرهای گاز و غبار بین ستارگان کهکشان راه شیری پوشیده می شوند و معمولاً در میدان های ستاره ای متراکم مدفون می شوند. این بدان معناست که مطالعه این مکان‌های تشکیل ستارگان شدید، به‌ویژه هنگام بررسی ستارگان کم‌جرم در منطقه، به یک تلسکوپ قدرتمند با یک منطقه بزرگ جمع‌آوری نور نیاز دارد که بتواند نور فروسرخ را جذب کند، که، همانطور که به طور خلاصه به آن اشاره شد، می‌تواند از آن عبور کند. ابرهای متراکم از ماده بین ستاره ای نور مرئی نمی تواند این کار را انجام دهد.

به همین دلیل است که تیم EWOCS به JWST و ابزارهای اصلی آن یعنی ابزار مادون قرمز میانی (MIRI) و دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) روی آورد. اگرچه Westerlund 1 توسط بسیاری از تلسکوپ های دیگر از جمله هابل مورد مطالعه قرار گرفته است، JWST هنوز نتایج غیرمنتظره ای را به جوزپه و همکارانش ارائه می دهد.

این محقق گفت: ‘غافلگیری های اصلی از تصاویر MIRI به دست آمد، که یک سحابی متراکم و ساختار یافته [گاز و غبار] را در اطراف و درون خوشه نشان داد.’ چنین سحابی به سختی می تواند بقایای ابر والدینی باشد که این خوشه حدود ۵ میلیون سال پیش از آن شکل گرفته است.

این به این دلیل است که خوشه های جوان با جمعیت متوسطی از ستارگان پرجرم حفره های بزرگی را در طول کمتر از یک میلیون سال در ابرهای خود ایجاد می کنند.

جوزپه گفت: ‘Westerlund 1 میزبان پرجرم ترین جمعیت ستاره ای شناخته شده در یک خوشه کهکشانی است و حداقل ۵ میلیون سال قدمت دارد، بنابراین باید تمام ابرهایش را پاک می کرد. در تصاویر MIRI، ما فکر می‌کنیم که شاهد تجمع مواد درون خوشه‌ای از گاز و غبار خارج شده توسط پرجرم‌ترین ستاره‌های خوشه‌ها در مراحل نهایی تکامل، و برهم‌کنش بین بادهای تولید شده توسط انواع مختلف ستاره‌های پرجرم هستیم. ‘

جوزپه افزود که تصاویر MIRI همچنین جریان‌ها و پوسته‌های عجیبی را در اطراف تکامل یافته‌ترین ستاره‌های عظیم در Westerlund 1 نشان می‌دهد.

جوزپه گفت: ‘در دو تا سه سال آینده، ما بیشتر علم EWOCS را منتشر خواهیم کرد.’ محقق توضیح داد که انتشار بعدی مطالعه گاز درون خوشه ای داغ در خوشه خواهد بود که با استفاده از گسیل پراکنده در اشعه ایکس مطالعه می شود.

سپس تیم EWOCS تجزیه و تحلیلی از پدیده‌های پرانرژی که در برخی از اجرام فشرده در Westerlund 1 اتفاق می‌افتد را منتشر می‌کند و همچنین توزیع جرم ستارگان کم جرم را در خوشه محاسبه می‌کند. محققان همچنین قصد دارند جمعیت حامل دیسک این خوشه را تجزیه و تحلیل کنند و مطالعه ای در مورد جریان های خروجی از اطراف تکامل یافته ترین ستارگان در منطقه، یعنی ابرغول های قرمز و ابرغول های زرد انجام دهند.

جوزپه در پایان گفت: ‘این فقط ذکر چند مورد است. همه این مطالعات نه تنها به لطف JWST بلکه به لطف رصدخانه های بزرگ دیگری مانند چاندرا در اشعه ایکس، ALMA و هابل امکان پذیر خواهد بود.’ ‘علاوه بر اینها، تجزیه و تحلیل مشاهدات Westerlund 2، خوشه ای کمی کم حجم تر اما جوان تر از Westerlund 1، در مرحله خوبی است و ما به زودی انتشار این نتایج را آغاز خواهیم کرد.’