Az univerzum legnagyobb csillaga meglepően kicsi

1981-ben a csillagászok felfedeztek egy kolosszális csillagot, az R136a-t, amelyről azt mondták, hogy több mint 2000 Napnak megfelelő tömegű. Ez az állítás kezdetben lehetetlennek tűnt, és a későbbi megfigyelések során kiderült, hogy az R136a valójában legalább 12 különböző csillag halmaza. Ezek közül az R136a1 a valaha talált legnagyobb tömegű csillagként emelkedett ki. Az R136a1 pontos tömege azonban mozgó célpont volt, és minden egyes új vizsgálattal zsugorodott. E csillag valódi tömegének megértése kulcsfontosságú, mivel jelentős hatással van a csillagfizika és az univerzum fejlődésének megértésére.

A Tarantula-ködben 163 000 fényévre található R136a1-hez hasonló távoli csillagok tömegének meghatározása összetett feladat. Az egyik elsődleges kihívás a nagy felbontású távcsövek használata, amelyekkel a sűrű halmazban lévő egyes csillagok megkülönböztethetők. A hagyományos távcsövekkel végzett korai megfigyelések a felbontás és a képalkotási technikák korlátai miatt lehetetlenül nagy tömegű csillagokat sugalltak — számolt be róla a SciShow Space.

Az 1980-as évekre a csillagászok továbbfejlesztették módszereiket, és a speckle-képalkotást alkalmazták a több fényforrás egyértelműbb megkülönböztetésére. A speckle-képalkotás során rövid expozíciójú képek gyors sorozatát készítik, majd ezeket kombinálják a Föld légkörének elmosódó hatását enyhítendő. Ez az előrelépés lehetővé tette a kutatók számára, hogy az R136a-t halmazként azonosítsák, és az R136a1-re, mint a legnagyobb tömegű csillagra összpontosítsanak benne.

Az R136a1 tömegének pontosítása

A kezdeti becslések szerint az R136a1 tömege meghaladta a 2000 naptömeget, de a technikák és modellek fejlődésével ez a becslés folyamatosan csökkent. A modern becslések szerint az R136a1 tömege 170 és 230 naptömeg között lehet. Bár továbbra is ez a legmasszívabb ismert csillag, ez a finomított tömegbecslés megkérdőjelezi a csillagok tömegének felső határával kapcsolatos korábbi elképzeléseket, és mélyreható következményekkel jár az asztrofizikára nézve.

A csillagok tömegét az Eddington-határ határozza meg, amely a maximális tömeg, amelyet egy csillag elérhet, ha a magfúzióból származó külső sugárzási nyomás kiegyenlíti a gravitáció befelé irányuló vonzását. A megfigyelések sokáig azt sugallták, hogy a jelenlegi világegyetemben a csillagok tömeghatára 150 naptömeg körül van. Ez a felső határ azon a felfogáson alapult, hogy e határon túl a csillagok az intenzív csillagszél révén tömeget veszítenek, ami kiegyenlíti az erőket.

Az R136a1 becsült tömege akár 230 naptömeg is lehet, ami megkérdőjelezi ezt a határt. Az Eddington-határt azonban számos tényező befolyásolja, többek között a csillag kémiai összetétele. Az elsősorban hidrogénből és héliumból álló, kevés nehezebb elemet (vagy fémet) tartalmazó csillagok nagyobb tömegeket is elérhetnek. Ezek a csillagok hasonlítanak az elméleti III. populációs csillagokra, a csillagok első generációjára, amelyekről úgy gondolják, hogy az ősrobbanás után keletkeztek.

A III. populációs csillagok és a fémesség szerepe

A III. populációs csillagok, amelyekről úgy gondolják, hogy szinte egyáltalán nem tartalmaznak fémeket, 300 és 1000 naptömeg közötti tömegűek lehetnek. Feltételezések szerint fémeket egy különleges szupernóva-típus, az úgynevezett pár-instabilitás-szupernóva révén termelnek. Úgy gondolják, hogy az ilyen szupernóvák felelősek a nehéz elemek szétszóródásáért a világegyetemben, hozzájárulva a csillagok következő generációinak fémtartalmához.

Az R136a1, egy nagyon alacsony fémtartalmú csillag felfedezése kezdetben reményt adott arra, hogy hasonló tömegű csillagok még létezhetnek, és modern példát szolgáltat arra, hogy milyenek lehettek a korai univerzum csillagai. Ha az R136a1 elég nagy tömegű lenne ahhoz, hogy pár-instabilitású szupernóvát váltson ki, az alátámasztaná azt az elméletet, hogy a korai csillagok jelentősen hozzájárultak a világegyetem fémtartalmához.

A páros instabilitású szupernóvák akkor keletkeznek, amikor a 300 naptömeg feletti csillagok elérik életciklusuk végét. Ezek a szupernóvák erősebbek, mint a tipikus szupernóvák, és több nehéz elemet terjeszthetnek szét az űrben. Egy olyan csillag, mint az R136a1, azonosítása, amely képes ilyen robbanásra, kritikus bizonyítékot szolgáltatna a III. populációs csillagok létezésére és hatására.

Mivel azonban a jelenlegi becslések szerint az R136a1 tömege a 300 naptömegű küszöbérték alatt van, a csillagászok rejtély előtt állnak. Ha az R136a1 és a hasonló csillagok nem érik el a pár-instabilitású szupernóvákhoz szükséges tömeget, akkor a világegyetem fémforrásai továbbra is bizonytalanok maradnak. Ez az ismereteinkben mutatkozó rés arra késztet, hogy új modelleket és elméleteket alkossunk a csillagkeletkezésről és a nehéz elemek eloszlásáról.

Következmények az asztrofizikára nézve

Az R136a1 és más nagy tömegű csillagok folyamatban lévő vizsgálata döntő fontosságú a csillagfizikáról és a világegyetem fejlődéséről szerzett ismereteink pontosítása szempontjából. Bár az R136a1 nem biztos, hogy a páros instabilitású szupernóvára képes csillag végleges példája, tanulmányozása értékes adatokat szolgáltat, amelyek segítenek modelljeink és elméleteink alakításában.

A csillagászok továbbra is vizsgálják a csillagtömegek és az életciklusukat irányító folyamatok lehetséges határait. Minden egyes új felfedezés, akár megerősíti a meglévő elméleteket, akár megkérdőjelezi

Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:

• Tudtak beszélni a neandervölgyiek?
• 4 különös áramtermelési módszer