Choć mogłoby się wydawać, że ewolucja gwiazd dzisiejszym astronomom jest bliżej poznana niż chociażby ewolucja i formowanie się planet, to jak pokazują najnowsze badania, nie wiemy o niej wszystkiego. Za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba odkryto, że masywniejsze gromady gwiazd szybciej wyłaniają się ze swoich obłoków. Te obiekty to zgrupowania gwiazd związanych ze sobą grawitacyjnie, powstałych w tym samym czasie i posiadające ten sam skład. Wynika to ze zjawiska, w którym obłoki gazu zapadają się pod wpływem grawitacji. Z każdą kolejną gwiazdą powstałą w obłoku narastają silne wiatry słoneczne, liczba eksplozji masywnych gwiazd oraz intensywność promieniowania ultrafioletowego, co skutkuje rozproszeniem pozostałego gazu. Tak kończy się formowanie gwiazd w gromadzie – ten proces nazywa się sprzężeniem zwrotnym od gwiazd i oznacza, że większość gazu w galaktyce nigdy nie zostaje wykorzystana do tworzenia gwiazd. Astronomowie od lat zdają sobie sprawę z naukowej wartości tych obiektów, gdyż są kluczem do zrozumienia, jak przebiega proces ewolucji galaktyki.
Mgławica 30 Doradus.
Obserwacje obszarów gwiazdotwórczych z naszego podwórka, czyli z Drogi Mlecznej i okrążających ją galaktyk karłowatych są bardzo precyzyjne i pozwalają zobaczyć wiele. Problem do tej pory tkwił w znalezieniu gromady w tym samym wieku, aby móc je porównać. Jeśli chcemy odnaleźć takie obiekty, które istnieją stosunkowo w tym samym czasie, musimy zajrzeć głębiej we wszechświat. Rozwiązaniem tego problemu są kosmiczne teleskopy, które umożliwiają obserwowanie odległych galaktyk, a w nich wiele gromad gwiezdnych. Przede wszystkim kluczowym instrumentem jest Kosmiczny Teleskop Hubble’a, który od lata pozwala na obserwacje wielu gromad na różnych poziomach ewolucji. Dodatkowo ciągły rozwój techniki obserwacji w podczerwieni oraz Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zapewniły wgląd za gazową kurtynę gromad i analizowanie zachodzących w nich zjawisk.
Łącząc te dwa teleskopy międzynarodowy zespół badawczy z programu FEAST wykorzystał aż cztery galaktyki (Messier 51, Messier 83, NGC 4449, i NGC 628), aby przeanalizować ponad 9000 gromad. Wyniki opublikowane 6 maja pokazują, że najbardziej masywne gromady wyłaniają się z obłoku najszybciej. Spośród tak wielu celów obserwowane były gromady na różnym etapie rozwoju. Od najmłodszych, zasłoniętych jeszcze obłokiem gazu przez częściowo odkryte, aż po w pełni widzialne w świetle widzialnym. Dzięki możliwościom Webba astronomowie oszacowali wiek i masę gromad za pomocą ich spektrum światła. Najbardziej masywne obiekty „zdmuchiwały” gaz po około 5 milinów lat, natomiast najmniej dopiero po 7 milionach. Jest to ogromna różnica. Rozwiązanie zagadki, w jakim tempie gromady rozpraszają resztki obłoków to potencjalny klucz do zrozumienia ewolucji galaktyk.
„Symulacje powstawania gwiazd i sprzężenia zwrotnego gwiazd zmagały się z odtworzeniem tego, jak gromady gwiazd formują się i wyłaniają ze swoich macierzystych obłoków. Te wyniki dają nam nowe i ważne ograniczenia dla tego procesu” – wyjaśniła Angela Adamo z Uniwersytetu Sztokholmskiego i Oskar Klein Centre w Szwecji, główna autorka badania i kierowniczka programu FEAST.
Kolaż zawierający obserwowane przez Webba galaktyki.
Masywne gromady gwiazd z licznymi gorącymi olbrzymami naturalnie emitują więcej promieniowania w zakresie ultrafioletu, ale ta praca potwierdza, że mają one przewagę nad mniej masywnym rodzeństwem w zakresie szybszego wytwarzania sprzężenia zwrotnego od gwiazd. Nasuwa się pytanie, jak tempo tego procesu wpływa na formowanie się galaktyki? Możemy wyróżnić dwa obszary, które zmierzą się z konsekwencjami tego zdarzenia. Po pierwsze wiedza o tym gdzie i kiedy sprzężenie ma miejsce mówi astronomom o późniejszym potencjalnym kreowaniu się gwiazd i gromad. To odkrycie pozwala precyzyjniej przewidywać, gdzie paliwo gwiazdotwórcze przemieści się po galaktyce. Po drugie teorie dotyczące powstawania planet również podlegają wpływom tych rezultatów. Im szybciej gaz zostaje rozproszony, tym szybciej dyski protoplanetarne zostają wystawione na działanie emisji promieniowania ultrafioletu. Dodatkowo im krócej gwiazdy w gromadzie się formują, tym mniej czasu dyski mają na zebranie materii.
Korekta – Maksymilian Celiński, Alex Rymarski
