Das Universum produziert massereichere Sterne als wir dachten

Enlarge / 30 Doradus, auch bekannt als der Tarantel-Nebel, ist Bildung einer ungewöhnlich hohen Anzahl von massereichen Sternen

Für Fans des Dramas kann das Universum ein bisschen wie ein Enttäuschung. Die meisten Sterne, die es derzeit produziert, sind rot M-Zwerge. Mit Massen von weniger als der Hälfte der Sonne werden diese brennstoff seit milliarden jahren zufrieden und dann nach und nach verbrennen verblassen. Massive Sterne, mit dem 10-fachen oder mehr des Materials, das in gefunden wurde Die Sonne explodiert und hinterlässt möglicherweise ein exotisches Objekt wie a Schwarzes Loch hinten. Aber es sind relative Raritäten in der Gegenwart Universum.

Zumindest dachten wir. Eine neue Vermessung einer sternbildenden Region nebenan in der Milchstraße hat einen Überschuss an Sternen mit 30 oder mehr Mal gefunden die Masse der Sonne – und ein noch größerer Überschuss über dem 60-fachen der Masse der Sonne. Der Fund legt nahe, dass wir viel mehr sehen könnten Supernovae und Schwarze Löcher. Und das impliziert auch, dass es welche geben könnte etwas grundlegendes an unseren Modellen der Sternentstehung.

Grenzen der Größe

Sterne entstehen aus einer Mischung von Gas und anderem Material, das gezogen wird zusammen durch die Schwerkraft. Aber Dinge wie Drehimpuls und Hitze Reibungskampf gegen die Anziehungskraft der Schwerkraft. Die Sternentstehung endet ein Balanceakt mit Grenzen der Materialmenge das kann sich ansammeln, bevor sich der Stern in der Fusion entzündet. Einmal das Wenn dies passiert, treibt die Hitze und das Licht des Sterns jegliches Material weg es wurde noch nicht aufgenommen.

Dies macht kleinere Sterne insgesamt zu einem wahrscheinlichen Ergebnis in der heutiges Universum (die Physik war zu Beginn etwas anders) Die Geschichte des Universums, als es kaum mehr als dichte gab Wasserstoffwolken herum). Also, wenn du einen groß genug übersiehst Teil der Galaxie und zeichnen Sie dann die Anzahl der Sterne gegen Bei ihren Massen sollte man einen stetigen Rückgang der Zahl als Masse sehen geht nach oben. Simulationen der Sternentstehung haben es uns ermöglicht, abzuschätzen die Rate dieses Rückgangs.

Dies alles impliziert, dass die Steigung irgendwann einschlagen wird Null bei einer Masse. Oberhalb dieses Punktes bildet sich dadurch ein Stern Mechanismus sollte nicht mehr möglich sein.

Dies scheint in der nahe gelegenen Galaxie zu funktionieren, aber es gab welche deutet darauf hin, dass es in Bereichen intensiver Sternentstehung nicht hält. Die meisten davon sind in großer Entfernung zu finden, wo die Jungen Das Universum erlebte häufig Perioden intensiver Sternentstehung Was nennt man “Starburst -Galaxien.” Es gibt jedoch einen Beispiel relativ in der Nähe. Die große Magellansche Wolke, eine kleine Satellitengalaxie, die die Milchstraße umkreist, enthält eine Region genannt 30 Doradus. 30 Doradus hat eine große Anzahl junger Stars, darunter viele sehr große – möglicherweise einschließlich des größten Sterns jemals beobachtet.

Starburst

Ein großes Team von Astronomen entschied sich daher, Daten von 30 zu analysieren Doradus, der durch eine Umfrage mit dem Very erhalten worden war Großes Teleskop. Die Arbeit konzentrierte sich auf die spektralen Eigenschaften von Sterne, die einzeln aufgelöst werden können, als Analyse von Binärdaten Sterne können schwierig sein, da Sie nicht wissen, wie viel beide Sterne sind trägt bei. Die spektralen Informationen wurden verwendet, um die Alter und Größe der Sterne.

Und es stellte sich heraus, dass viele Sterne groß waren. Von den 452 Sternen Die Astronomen konnten beobachten, 247 waren größer als 15 Sonnen Massen, was bedeutet, dass alle von ihnen das Schicksal sind, in einem explodieren Supernova. Insgesamt sprechen diese Daten für einen langsameren Frequenzrückgang mit Masse – es scheint mehr wirklich große Sterne zu geben als unsere Modelle vorschlagen. Aus diesem Grund hat sich die maximale Masse der Sterne in 30 gebildet Doradus ist nicht so niedrig wie wir erwartet hatten. Die Erwartung war diese 150 Sonnenmassen wären die Obergrenze, aber die Forscher fanden eine, die mehr als 200 Sonnenmassen hat (andere Forscher haben behauptet, ein Stern in der Gegend sei etwa 300 Sonnenmassen). Und ihre Daten können Sterne mit 500 Sonnenmassen nur mit 90 Prozent ausschließen Vertrauen.

Dies bedeutet nicht, dass die Zahlen in 30 Doradus typisch für sind die Galaxie als Ganzes, da Sternexplosionen eine bestimmte Menge beinhalten von Bedingungen, die typischerweise in reifen Galaxien wie der Milchstraße. Es ist nicht einmal klar, dass es typisch für andere Sternexplosionen ist Regionen, da dies das erste ist, das wir uns genauer angesehen haben. Aber wenn ja, dann sollte es viel mehr sehr massive Sterne geben da draußen, als wir dachten.

Auf einer grundlegenden Ebene bedeutet dies, dass unsere Modelle der Sternentstehung sind unvollständig und berücksichtigen die Bedingungen von nicht erfolgreich ein Sternexplosionsereignis. Es bedeutet aber auch unsere Erwartungen an den Tarif von verschiedenen Phänomenen könnte weit entfernt sein. Supernovae würden 70 auftreten Prozent häufiger als wir dachten und dreimal so viel produzieren viel Metall. Kollisionen mit Schwarzen Löchern, die wir gerade erst entdeckt haben, sollte bei 2,8-mal auftreten, was wir zuvor hatten geschätzt.

Diese Zahlen weisen einen sehr großen experimentellen Fehler auf konsistent mit einem großen Wertebereich. Aber als unsere Fähigkeit zu Vorübergehende Ereignisse erkennen und Gravitationswellen erhöhen, können wir Fangen Sie an, der Häufigkeit dieser Art von Störungen Grenzen zu setzen Veranstaltungen.

Wissenschaft, 2017. DOI: 10.1126 / science.aan0106 (About DOIs).