Новаторські спостереження, виконані в обсерваторії «Близнюки» (Gemini Observatory), свідчать про те, що ця та, можливо, інші зорі великої маси є менш масивними, ніж вважали астрономи.
Завдяки можливостям 8,1-метрового телескопа «Близнюк-Південь»(Gemini South) у Чилі, що є частиною Міжнародної обсерваторії «Близнюки», якою керує Національна дослідницька лабораторія оптичної та інфрачервоної астрономії Національного наукового фонду США (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory National Science Foundation, NOIRLab NSF), астрономи отримали найчіткіше зображення зорі R136a1, наймасивнішої відомої зорі у Всесвіті. Дослідження, виконане під керівництвом астронома NOIRLab Вену М. Каларі (Venu M. Kalari), ставить під сумнів розуміння астрономами наймасивніших зір і припускає, що вони можуть бути не такими масивними, як вважали раніше науковці.
Астрономам ще належить повністю зрозуміти, як утворюються наймасивніші зорі — ті, що в 100 разів перевищують масу Сонця. Особливо складною частиною цієї головоломки є спостереження за такими гігантами, які зазвичай містяться у густонаселеному центрі оповитих пилом зоряних скупчень. Масивні зорі також швидко еволюціонують і закінчують існування за відносно короткий час, спалюючи свої запаси палива лише за кілька мільйонів років. Для порівняння, Сонце прожило менше половини свого життя, що становить 10 мільярдів років. Велика щільність зір, відносно короткий час життя та величезні астрономічні відстані — усе це разом робить розрізнення окремих масивних зір у скупченнях складною технічною проблемою.
Найчіткіше дотепер зображення зорі R136a1 астрономи отримали за допомогою приймача Zorro, який встановлено на телескопі Gemini South. Ця масивна зоря належить до зоряного скупчення R136, яке лежить на відстані приблизно 160 000 світлових років від Землі в центрі туманності Тарантул у Великій Магеллановій Хмарі — карликовій галактиці-супутнику Молочного Шляху.
У центрі туманності Тарантул у Великій Магеллановій Хмарі міститься наймасивніша з нині відомих зір. За допомогою фотокамери Zorro та потужності 8,1-метрового телескопа «Близнюк-Південь» (GeminiSouth) у Чилі астрономи отримали найчіткіше зображення цієї зорі. Це зображення ставить під сумнів розуміння астрономами наймасивніших зір і припускає, що вони можуть бути не такими масивними, як вважали науковці раніше. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Попередні спостереження показали, що маса R136a1 приблизно в 250—320 разів перевищує масу Сонця. Однак нові спостереження із Zorro вказують на те, що маса цієї велетенської зорі може бути лише в 170—230 разів більшою, ніж маса Сонця. Навіть з такою нижчою оцінкою значення маси R136a1 все одно є наймасивнішою серед усіх відомих зір.
Астрономи можуть оцінити масу зорі, порівнюючи її блиск і температуру, встановлені зі спостережень, з теоретичними передбаченнями. Чітке зображення, отримане завдяки Zorro, дало змогу астроному NOIRLabNSF Вену М. Каларі та його колегам точніше відокремити випромінювання R136a1 від світла сусідніх з нею зір, що привело до нижчої оцінки їїблиску, а отже, і маси.
«Наші результати показують, що наймасивніша зоря, яку ми зараз знаємо, не така масивна, як ми вважали раніше», — пояснив Каларі, перший автор статті, де оголошено про результат дослідження. «Це свідчить про те, що верхня межа маси зір також може бути меншою, ніж астрономи вважали раніше».
Цей результат також має значення для проблеми походження у Всесвіті елементів, важчих за гелій. Такі елементи утворюються під час катастрофічної (у вигляді вибуху) загибелі зір, маса яких у 150 разів перевищує масу Сонця. Такі події астрономи називають парно-нестабільними надновими (ці зорі спалахують через нестабільність електрон-позитронних пар в їхніх надрах). Якщо R136a1 є менш масивною, ніж вважалося раніше, те саме може стосуватися інших масивних зір, і, отже, парно-нестабільні наднові можуть спалахувати не так часто, ніж очікувалося.
Зоряне скупчення, в якому міститься R136a1, астрономи раніше спостерігали за допомогою Космічного телескопа імені Габбла та низки наземних телескопів, але жоден із цих телескопів не міг отримати достатньо чіткі зображення, щоб виділити окремо всі зорі скупчення.
Ця світлина демонструє виняткову чіткість зображення, отриманого за допомогою приймача Zorro на 8,1-метровому телескопі GeminiSouth у Чилі (ліворуч), як порівняти з попереднім зображенням, отриманим Космічним телескопом імені Габбла (праворуч). Нове зображення дало змогу астрономам чітко відрізнити зорю R136a1 від її зір-сусідок, надавши дані, потрібні для виявлення того, що, вона менш масивна, ніж вважалося раніше. Але навіть у такому разі вона є наймасивнішою зорею у Всесвіті. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Приймач Zorro зміг перевершити роздільну здатність попередніх спостережень за допомогою техніки, відомої як спекл-інтерферометрія. Вона дає змогу наземним телескопам подолати більшу частину ефекту розмиття земної атмосфери [1]. Зробивши багато тисяч знімків яскравого об’єкта з короткою експозицією та ретельно обробивши дані, можна майже повністю усунути таке розмиття [2]. Цей підхід, а також використання адаптивної оптики, може значно підвищити роздільну здатність наземних телескопів. Свідчення цьому — нові точні спостереження зорі R136a1 за допомогою приймача Zorro [3].
«Цей результат показує, що за правильних умов 8,1-метровий телескоп, який працює на межі своїх можливостей, може конкурувати не лише з Космічним телескопом імені Габбла, коли йдеться про кутову роздільну здатність, а й з космічним телескопом Джеймса Вебба», — зазначив Рікардо Салінас (Ricardo Salinas), співавтор дослідження та учасник розробки приймача Zorro. «Це спостереження розсуває межі того, що вважається можливим за допомогою спекл-інтерферометрії».
«Ми розпочали цю роботу як випробувальне спостереження, щоб побачити, як добре Zorro може спостерігати цей тип об’єктів», — підсумував Каларі. «Хоча ми закликаємо бути обережними при інтерпретації здобутих нами результатів, наші спостереження показують, що наймасивніші зорі можуть бути не такими масивними, як вважалося раніше».
Zorro та його приймач-близнюк `Alopeke — це ідентичні інструменти, встановлені на телескопах Gemini South і Gemini North відповідно. Їхні назви — це гавайське та іспанське слова, що означають «лисиця», і вони вказують намісця розташування телескопів на Мауна-Кеа на Гаваях і на Серро-Пачон у Чилі. Ці приймачі є частиною Програми привозних приладів (Visiting Instrument Program) обсерваторії Gemini, що дає змогу розвивати нову науку завдяки інноваційним інструментам і забезпечувати захопливі дослідження. Стів Б. Гавелл (Steve B. Howell), нинішній голова Ради обсерваторії Gemini і старший науковий співробітник дослідницького центру Еймса NASA в Маунтін-В’ю (Каліфорнія), є головним дослідником обох інструментів.
«Gemini South покращує далі наше розуміння Всесвіту, змінюючи астрономію, якою ми її знаємо. Це відкриття є ще одним прикладом наукових досягнень, які ми можемо здобути, якщо поєднаємо міжнародну співпрацю, інфраструктуру світового класу та видатних дослідників», — сказав керівник програми NSF Gemini Мартін Стілл (MartinStill).
Примітки
[1] Ефект розмиття атмосфери спричиняє мерехтіння зір вночі, тому астрономи та інженери розробили різноманітні підходи до боротьби з атмосферною турбулентністю. Крім розміщення обсерваторій високо над рівнем моря у місцях з сухою атмосферою і стабільним небом, астрономи оснастили кілька телескопів адаптивними оптичними системами — дзеркалами, які можна деформувати за допомогою комп’ютера, і «зорями», які високо в атмосфері запалює лазер. Такі системи можуть коригувати атмосферні спотворення спостережних даних. На додаток до спекл-інтерферометрії «Близнюк-Південь» може використовувати свою адаптивну оптичну систему Gemini для протидії розмиттю атмосфери.
[2] Окремі спостереження, які виконували за допомогою Zorro, мали час експозиції всього 60 мілісекунд, і 40 000 з цих окремих спостережень скупчення R136 було отримано протягом 40 хвилин. Кожен із цих знімків зробений за такий короткий час, що атмосфера не встигла розмити жодне окреме зображення, і, ретельно об’єднавши всі 40 000 експозицій, наукова група могла створити чіткий знімок скупчення.
[3] Під час спостережень у червоній частині видимої ділянки електромагнітного спектру (близько 832 нанометрів) приймач Zorro на Gemini South має роздільну здатність зображення приблизно 30 кутових мілісекунд. Це трохи краща роздільна здатність, ніж у космічного телескопа Джеймса Вебба, і приблизно втричі вища від розділення Космічного телескопа імені Габбла на цій довжині хвилі.
За інф. з сайту https://noirlab.edu підготував Іван Крячко
