Strøm af stjerner strækker sig tusinder af lysår hen over Mælkevejen

Det er svært at se mere end en håndfuld stjerner fra Princeton University, fordi lysene fra New York City, Princeton og Philadelphia forhindrer vores himmel i nogensinde at blive kulsort, men stjernekiggere, der kommer ind i mere landlige områder, kan se hundredvis af stjerner med blotte øjne – og et par snavsede genstande, også.

Den største klat er selve Mælkevejen, de milliarder af stjerner, der udgør vores spiralgalakse, som vi ser kant-på. De mindre pletter betyder ikke, at du har brug for briller, men at du ser tætpakkede grupper af stjerner. En af de bedst kendte af disse "skyer" eller "klynger" - grupper af stjerner, der rejser sammen - er Plejaderne, også kendt som de syv søstre. Klynger er stjerneskoler, hvor tusindvis af stjerner fødes fra skyer af gas og støv og derefter spredes over Mælkevejen.

I århundreder, videnskabsmænd har spekuleret i, om disse klynger altid danner tætte klumper som Plejaderne, spredt over kun et par dusin lysår.

"Vi kalder dem 'åbne klynger' - den 'åbne' del refererer til forventningen om, at disse ting blev dannet i en meget tættere gruppe, som derefter spredte sig, " sagde Luke Bouma, en kandidatstuderende i astrofysiske videnskaber ved Princeton og hovedforfatteren på et kommende papir udgivet af American Astronomical Society. "Men vi troede aldrig, at vi ville være i stand til at finde de stjerner, der gik tabt."

Derefter, to år siden, en maskinlæringsalgoritme ved hjælp af data fra Gaia-satellitten identificerede, at mange fjerntliggende stjerner bevæger sig med samme hastighed og retning og derfor kunne være en del af den samme åbne hob - men som mere en strøm eller en streng end en klump.

Nu, et hold af astrofysikere ledet af Bouma kan bekræfte, at en af ​​disse strømme af stjerner, NGC 2516, også kendt som den sydlige bikube, strækker sig mindst 1, 600 lysår - 500 parsecs - fra spids til spids. Til en jordbaseret stjernekigger, der ville se så stor ud som 40 fuldmåner, side om side, strækker sig hen over himlen.

"Gaia-data lader os spore processen med stjernehobedannelse og opløsning i hidtil usete detaljer - men for at fuldende billedet, vi har brug for uafhængigt estimerede alder, sagde Lynne Hillenbrand, en Princeton-alumne fra 1989 og professor i astronomi ved Caltech, som ikke var involveret i denne undersøgelse. "Boumas papir samler flere forskellige metoder til konsekvent aldersdatering af stjerner i både kernen og ydersiden af ​​denne hob."

"Set i bakspejlet, eksistensen af ​​denne store stjernestrøm er ikke så overraskende, sagde Bouma, som for nylig vandt det prestigefyldte 51 Pegasus b Fellowship. En fortolkning kunne være, at en klynge starter som en stram klump, der udvider sig gennem tiden til at danne "tidevandshaler", der strækker sig foran den og bag den, når den bevæger sig gennem Mælkevejen.

"Den bredere implikation er, at der helt sikkert vil være andre enorme åbne klynger som denne, " sagde han. "Den synlige del af klyngen, hvor vi let kan se stjernerne tæt sammen, kan kun være en lille del af meget, meget større strøm."

"Jeg har set den sydlige bikube mange gange gennem en kikkert under Chiles mørke himmel, " sagde Gáspár Bakos, en professor i astrofysiske videnskaber og direktør for Princetons program i planeter og liv, som var medforfatter på papiret. "Klyngen passer fint til synet af kikkerten, fordi dens tilsyneladende størrelse på himlen er noget som spidsen af ​​min tommelfinger i armslængde. Det er nysgerrigt at vide, takket være Lukes forskning, at klyngen faktisk spænder over et område så stort som hele min håndflade holdt mod himlen."

Bouma og hans kolleger brugte data fra Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) til præcist at måle rotationshastighederne for stjerner, som Gaia-undersøgelsen havde tildelt NGC 2516. Forskerne påviste, at mange stjerner med lignende masse alle drejer rundt ved (eller meget tæt på) ) samme sats, bekræfter, at de er født i den samme stjernevuggestue.

Bouma har brugt år på at udvikle værktøjerne til at måle en stjernes rotation, så han kan beregne dens alder, en teknik kaldet gyrokronologi (fra de græske ord for "spin" og "tid"). Vores sol, som i en alder af 4,6 milliarder år gammel er i sin rolige middelalder, roterer en gang hver 27. dag. Stjernerne Bouma målt i NGC 2516 roterer 10 gange hurtigere end vores sol, fordi de er så meget yngre. Disse stjerner er knap ude af deres barndom, kun omkring 150 millioner år gammel.

"Ud over at udvide vores viden om denne og andre stjernehobe, Luke har givet os en udvidet liste over unge stjerner, som vi kan søge efter planeter, " sagde Joshua Winn, Boumas rådgiver og medforfatter og professor i astrofysiske videnskaber. "At finde planeter omkring unge stjerner vil hjælpe os med at forstå, hvordan planetsystemer dannes og ændrer sig med tiden."

"Det, der er så overraskende ved dette arbejde - det der er så spændende - er, at vi bekræftede, at Gaia, fordi den virkelig præcist måler stjernernes positioner og bevægelser, kan finde disse 'nåle i høstakken' af Mælkevejen, " sagde Bouma. "Gaia kan identificere alle de stjerner, der bevæger sig i samme retning, i samme takt. Og vi behøver ikke kun at stole på, at maskinlæringsalgoritmen siger, at de er relaterede – vi kan verificere det med TESS-data, ved at bruge vores gyrokronologiske teknik."

Denne åbne klynge har også en spændende forbindelse med græsk mytologi, sagde Bouma. "På den sydlige nattehimmel, NGC 2516 er nær et stjernebillede kaldet Argo Navis, som var båden, som Jason og argonauterne sejlede for at få det gyldne fleece." Han tilføjede med et smil, "Jason og Argonauterne sejler på en strøm af stjerner lavet af den åbne hob NGC 2516."