A Tejútrendszer legnehezebb csillagai

Újabb becslés született a csillagok tömegének felső határára: a Tejútrendszer legnehezebb csillagai sokkal könnyebbek lehetnek, mint azt a csillagászok eddig feltételezték. A Hubble-űrtávcső mérései alapján a legnehezebb csillagok a Nap tömegének legfeljebb 150-szeresét érhetik el.

Újabb fontos előrelépés történt annak behatárolásában, mekkora lehet a tömege a legnehezebb csillagoknak. A Hubble-űrtávcső megvizsgálta Galaxisunk egyik legsűrűbb csillaghalmazát, a mintegy 2000 csillagot tartalmazó Arches-csillagcsoportot. Az eredmények az eddigi legerősebb bizonyítékot jelentik arra nézve, hogy a csillagok tömegének egyáltalán van felső határa.

A csillagok tömege viszonylag széles skálán mozog. A legkisebb csillagok a Napnál mintegy tízszer kisebb tömegűek lehetnek. Az ennél kisebb objektumok csupán "torzszülött csillagok", azaz úgynevezett barna törpék, amelyek belsejében nem jött létre elegendően magas a hőmérséklet a hidrogénfúzió beindulásához. Korántsem egyértelmű azonban - bár a csillagászok már régóta sejtik -, hogy a csillagok tömegére létezik felső határ is.

A kifejlett állapotban lévő (fősorozati) csillagok anyagát ugyanis a gravitáció vonzó hatása, valamint a csillag belsejéből kifelé ható sugárnyomás bonyolult egyensúlya tartja össze. Elképzelhető azonban, hogy egy csillag olyan jelentős tömeggel születik, hogy a fúzió beindulásakor a sugárnyomás egyszerűen szétfújja a csillagot. A csillagfejlődési elméletek bizonytalansága miatt ezt a felső tömeghatárt korábban 100-1000 naptömeg közöttire becsülték a csillagászok.

Az Arches-halmaz meglehetősen fiatal, mindössze 2-2,5 millió éves és az egyik legnagyobb össztömegű csillaghalmaz Galaxisunkban. Földünktől mintegy 25 000 fényévre, a Tejútrendszer belső régióiban található, amely ma is nagytömegű csillagok születésének színtere. A csillagfejlődési elméletek szerint minél nehezebb egy halmaz, annál nehezebb tömegű csillagok alakulnak ki benne. Ezért az Arches-halmaz csillagai közül több százat is megvizsgáltak Hubble-űrtávcső közeli infravörösben érzékeny NICMOS detektorával, s összevetették az egyes csillagok fényességét a halmaz ismert távolságával. Ez alapján meghatározták a csillagok tömegét és megvizsgálták ezek tömeggyakoriság-eloszlását. Ha a csillagok felső tömeghatárának 1000 naptömeget tekintünk, a modellek szerint ekkora mintában legalább 20-30 olyan csillagnak kéne lennie, amelyek tömege 130 és 1000 naptömeg közé esik. Az eredmények szerint azonban a megvizsgált csillagok mind 6 és 130 naptömeg közöttiek.

A 130 naptömegnél nehezebb csillagok hiánya azt jelenti, hogy valóban létezik a csillagok tömegére felső határ, s ez 150 naptömeg körüli érték lehet. Az Arches-halmaz vizsgálata alapján meghatározott érték jó egyezést mutat más, kisebb csillaghalmazok vizsgálatának eredményével, valamint a Tejútrendszer kísérőgalaxisában, a Nagy Magellán-felhőben található R136 jelű csillaghalmaz vizsgálata alapján kapott felső tömeghatárral.

A továbbiakban a csillagászok több halmazt is megvizsgálnak majd a Tejútrendszerben, és tovább elemzik a bennük található csillagok tömeg szerinti gyakoriságát.

Cs.T. - S.A.