SCRUTÂND ÎN ÎNTUNERIC LOCUL NAȘTERII STELELOR MASIVE CU TELESCOPUL WEBB
Stelele cu mase mai mari de opt ori mari decât a Soarelui nostru, trăiesc intens și mor tinere. Adesea, își încheie scurta viață în explozii violente, numite supernove, dar nașterea acestora este mai mult un mister. Se formează în nori foarte denși și reci de gaze și praf, dar prea multe nu se cunoaște despre aceste regiuni. În 2021, la scurt timp după lansarea telescopului spațial James Webb al NASA, cercetătorii intenționează să studieze trei dintre acești nori, pentru a înțelege structura lor.
”Vom încerca să analizăm locațiile nașterii unor stele masive”, a explicat Erick Young, investigator principal al unui program care va utiliza Webb pentru studiul acestui fenomen. Erick este astronom la Asociația Universităților pentru Cercetare Spațială din Columbia, Maryland.
”Determinarea structurii efective a norilor este foarte importantă în încercarea de înțelegere a procesului de formare stelară”, a precizat Young.
Acești nori reci, care pot avea până la 100.000 de ori masa Soarelui, sunt atât de denși, încât apar ca niște pete mari întunecate pe cer. În timp ce par lipsiți de stele, norii obscurează doar lumina stelelor din fundal. Aceste petice întunecate sunt atât de îngroșate cu praf, încât chiar blochează lungimi de undă ale luminii infraroșii, un tip de lumină invizibilă pentru ochii umani și care poate, de obicei, să pătrundă prin norii prăfoși. Acesta este motivul pentru care sunt numiți ”nori întunecați în infraroșu”. Cu toate acestea, sensibilitatea fără precedent a telescopului James Webb permite observații ale stelelor din fundal chiar și prin aceste regiuni extrem de dense.
MEDII ALE NAȘTERII ȘI ALUAT DE PRĂJITURI
Pentru a înțelege mai bine modul în care se formează stelele masive, trebuie să avem în vedere mediul în care se formează. Dar unul din lucrurile care fac studierea formării stelelor masive atât de dificilă este că de îndată ce o stea se activează, ea radiază intens lumină ultravioletă și vânturi extrem de puternice.
”Aceste forțe distrug mediul de naștere în care a fost creată steaua”, a explicat Cara Battersby, expertul în infraroșu-întunecat, profesor asistent de fizică la Universitatea Connecticut. ”Mediul pe care îl urmărești după ce steaua s-a format este cu totul diferit de cel ce a condus inițial la formarea sa. Și din moment ce știm că norii cu întuneric-infraroșu sunt locuri în care se pot forma stelele masive, dacă privim la structura lor înainte ca stelele se formeze sau abia încep să se formeze, putem studia mediul ce este necesar pentru a forma acele stele masive.”
Battersby extrapolează procesul de coacere a fursecurilor: de îndată ce le coaceți, acestea sunt total diferite de aluatul în sine. Dacă nu ați văzut niciodată aluatul, este posibil să nu aveți o idee coerentă despre ce înseamnă acel proces de coacere. Norii cu infraroșu-întunecat sunt ca aluatul brut înainte de a-l coace. Studiul acestor nori este asemănător cu șansa de a privi aluatul de prăjituri, de a vedea din ce este compus și care este consistența acestuia.
IMPORTANȚA STELELOR MASIVE
Înțelegerea stelelor masive și a mediilor lor este importantă din mai multe rațiuni. În primul rând, în moartea lor explozivă, acestea eliberează multe elemente care sunt esențiale pentru viață. Elementele mai grele decât hidrogenul și heliul, inclusiv blocurile vieții terestre, provin din stele masive. Stelele masive au transformat un univers compus aproape în întregime din hidrogen, într-un mediu mai bogat, mai complex, capabil să producă planete și oameni.
Stelele masive produc, de asemenea, cantități enorme de energie. De îndată ce se nasc, ele emană lumină, radiații și vânturi, care pot crea bule în mediul interstelar, ducând la formarea unor stele noi în alte locații. Aceste bule în expansiune ar putea frânge, de asemenea, o regiune în care se formează stele noi. În cele din urmă, când o stea masivă moare într-o explozie spectaculoasă, ea modifică pentru întotdeauna mediul înconjurător.
OBIECTIVELE. Studiul va concentra resursele telescopului Webb pe următoarele trei domenii.
Cărămida: unul dintre cei mai întunecați nori în infraroșu din galaxia noastră, acest nor în formă de cărămidă, se află aproape de centrul galaxiei, la aproximativ 26.000 ani lumină de Terra. De peste 100.000 de ori mai mare ca Soarele, Brick (cărămida) nu pare să formeze încă stele masive. Dar deține atât de multă masă într-o zonă atât de redusă, încât – dacă dacă formează stele, așa cum consideră cercetătorii, ar trebui să fie unul dintre cei mai masivi ciorchini de stele din galaxia noastră, la fel ca și grupurile Arches și Quintuplet, situate și acestea în vecinătatea centrului galaxiei.
Șarpele: cu un nume inspirat de forma sa de serpentină, acest nor extrem de filamentar se află la aproximativ 12.000 de ani lumină și are o masă totală de aproximativ 100.000 de sori. De-a lungul șarpelui, sunt împrăștiați nori fierbinți și denși de praf, fiecare conținând mase de aproximativ 1000 de sori fiecare, de gaz și praf. Acești nori sunt încălziți de stele tinere, masive, care se formează în interiorul lor. Șarpele ar putea fi o secțiune a unui filament mult mai lung, care este un ”Os al Căii Lactee”, care urmărește structura spiralată a galaxiei.
IRDC 18223: Situat la o distanță de aproximativ 11.000 ani lumină acest nor este, de asemenea, parte dintr-un ”Os al Căii Lactee”. Prezintă o formare activă de stele, masivă, produsă într-o parte a acesteia, în timp ce cealaltă parte pare complet liniștită și neperturbată. O bulă din zona activă începe să distrugă filamentul inițial. În timp ce zona liniștită pare să nu fi început încă formarea stelelor, se pare că o va face curând.
TEHNICA: Pentru a studia acești nori, Young și echipa sa vor utiliza stele din fundal ca eșantioane. ”Cu cât ai mai multe stele, cu atât mai multe vor fi liniile de vizibilitate”, a spus Young. ”Fiecare este ca o linie trasată cu un creion și, măsurând culoarea stelei, poate fi evaluat cât de mult praf se află în acea linie vizuală.”
Oamenii de știință vor realiza hărți – imagini de mare profunzime – în patru lungimi diferite de unde în infraroșu. Fiecare lungime de undă are o abilitate diferită de a penetra norul. ”Dacă te uiți la o anumită stea și vezi că este mult mai roșie decât te aștepți, atunci poți presupune că lumina ei a trecut prin praf, iar praful a făcut ca steaua să fie mai roșiatică decât o stea obișnuită neobturată,” a precizat Young.
Observând diferența de culoare pe baza acestor patru măsurători diferite în aproape infraroșu, și comparând aceste date cu un model de difuzie și înroșire, Young și echipa sa ar putea măsura praful în acea linie particulară de perspectivă. Webb va permite această operațiuni pentru mii și mii de stele care pătrund același nor, oferindu-le o multitudine de date. Întrucât cele mai multe stele dintr-un anumit tip sunt similare în strălucire și culoare, toate diferențele marcante pe care Webb le poate observa, se datorează efectelor materialelor dintre noi și aceste stele.
DOAR CU WEBB. Această operațiune se poate realiza doar datorită sensibilității extraordinare a lui Webb și a rezoluției unghiulare excelente. Sensibilitatea lui Webb permite cercetătorilor să vadă stele mai difuze și o densitate mai mare de stele în fundal. Rezoluția sa unghiulară, abilitatea de a distinge mici detalii ale unui obiect, permite astronomilor să distingă între stelele individuale.
Această știință este realizată ca parte a unui program Webb de observații cu timp garantat, program proiectat să recompenseze cercetătorii care au ajutat la dezvoltarea componentelor cheie hardware și software sau cunoașterea tehnică și interdisciplinară pentru observatorul spațial. Young a fost parte a echipei originale care a construit instrumentul NIRCam – Near Infrared Camera al telescopului James Webb.
Telescopul spațial James Webb va fi cel mai modern observator științific spațial din lume, atunci când va fi lansat în 2021. Webb va rezolva misterele din sistemul nostru solar, va privi în profunzime, către lumile îndepărtate din jurul altor stele și va sonda structurile misterioase și originile universului. Webb este un program internațional condus de NASA, în colaborare cu partenerii săi, ESA (Agenția Spațială Europeană) și Agenția Spațială Canadiană.
Sursa: EurasiaReview; Foto: Cu peste 100.000 de mase solare, ”Cărămida” nu pare să formeze încă stele masive. Însă, pe baza masei imense prezente în această zonă redusă ca dimensiune, dacă ea formează stele, așa cum oamenii de știință cred că probabil se întâmplă – acestea ar fi unele dintre cele mai mari roiuri stelare din Calea Lactee; Credit foto: NASA, JPL-Caltech, and S.V Ramirez (NExSCI/Caltech); Traducere și adaptare: Crișan Petru Ciprian.
