Óriáscsillagokat szülnek a sűrű és meleg felhők

Egy új modell alapján a csillagközi felhők hőmérséklete és sűrűsége döntően befolyásolja a bennük kialakuló égitestek tömegét. A sűrű és meleg felhők a nehéz csillagok születésének kedveznek.

A csillagkeletkezés egyik problematikus területe a nagytömegű, akár 100 naptömeg feletti csillagok kialakulásának magyarázata. Ezek az égitestek messziről is észrevehetők, és segítségükkel a halványabb, úgymond átlagos csillagok jelenlétére, számára is következtethetünk.

Ahol ugyanis nagytömegű csillagok vannak, ott sokkal több kisebb égitest is előfordul - még ha nehéz is azonosítani őket. Az eltérő tömegű csillagok gyakoriságának aránya erősen függ a keletkezési rátájuktól. Itt azonban sajnos komoly hiányok vannak ismereteinkben.

Mark Krumholz (Princeton University, New Yersey) és Christopher McKee (University of California, Berkeley) egy új modellt dolgozott ki, amely alapján a kialakuló csillagok tömegét erősen befolyásolja az őket létrehozó csillagközi anyag sűrűsége, és ezzel kapcsolatban a hőmérséklete. Az elgondolás önmagában nem új, de korábban nem sikerült megfelelő számításokkal alátámasztani.

A most kidolgozott elgondolás alapján, amikor egy kiterjedt és hideg felhő zsugorodni kezd, összehúzódása közben fragmentálódik, kisebb anyagcsomók keletkeznek benne. Utóbbiak a zsugorodáskor felmelegednek, és az így keletkezett hőt kisugározzák. Amennyiben viszonylag ritka a csillagközi anyag a felhőben, a hő szabadon eltávozhat a melegedő csomóból. A zsugorodó kisebb felhők környezete így nem melegszik annyira gyorsan, hogy az megállítaná összehúzódásukat. A kontrakció során az anyagot magukhoz vonzzák a környezetükből, és tömegük lassan gyarapszik - míg végül belsejükben beindulnak a fúziós reakciók.

Ha viszont a felhő sűrűsége egy kritikus érték felett van, a zsugorodó csomók hője nem távozhat el szabadon. Az anyag a kisebb csomók körül is melegedni kezd, és azok nem zsugorodnak tovább. A melegedő felhőben az egyes anyacsomók nem különülnek el élesen, viszont ha elég nagy az együttes tömegük és sűrűségük, idővel az egész régió kezd zsugorodni. A folyamat eredményeként extrém nagy objektumok, akár 100 naptömegnél is nehezebb csillagok keletkeznek.

Az S106 jelű ködösség, centrumában egy nagytömegű, születő csillaggal (Subaru, NAOJ)

A kérdéses kritikus sűrűséghatár - a szakemberek becslése alapján, átlagos körülményeket tekintve - köbcentiméterenként közel egymillió hidrogénmolekulát jelent. A modell a megfigyelésekkel összekapcsolva előre jelezheti, hogy az eltérő felhőkben jellemzően milyen maximális tömegű csillagok keletkezhetnek.