Skarpeste billede nogensinde af universets mest massive kendte stjerne

Ved at udnytte mulighederne i det 8,1 meter Gemini South-teleskop i Chile, som er en del af International Gemini Observatory, der drives af NSF's NOIRLab, har astronomer opnået det skarpeste billede nogensinde af stjernen R136a1, den mest massive kendte stjerne i universet. Deres forskning, ledet af NOIRLab-astronomen Venu M. Kalari, udfordrer vores forståelse af de mest massive stjerner og antyder, at de måske ikke er så massive som tidligere antaget.

Astronomer har endnu ikke helt forstået, hvordan de mest massive stjerner - de mere end 100 gange solens masse - dannes. En særlig udfordrende brik i dette puslespil er at opnå observationer af disse giganter, som typisk bor i de tætbefolkede hjerter af støvindhyllede stjernehobe. Kæmpestjerner lever også hurtigt og dør unge og brænder gennem deres brændstofreserver på kun et par millioner år. Til sammenligning er vores sol mindre end halvvejs gennem sin 10 milliarder års levetid. Kombinationen af ​​tætpakkede stjerner, relativt korte levetider og store astronomiske afstande gør det til en skræmmende teknisk udfordring at skelne individuelle massive stjerner i hobe.

Ved at skubbe Zorro-instrumentets muligheder på Gemini South-teleskopet i International Gemini Observatory, drevet af NSF's NOIRLab, har astronomer opnået det skarpeste billede nogensinde af R136a1 - den mest massive kendte stjerne. Denne kolossale stjerne er medlem af R136-stjernehoben, som ligger omkring 160.000 lysår fra Jorden i midten af ​​Taranteltågen i den store magellanske sky, en ledsagende dværggalakse i Mælkevejen.

Tidligere observationer antydede, at R136a1 havde en masse et sted mellem 250 og 320 gange solens masse. De nye Zorro-observationer indikerer dog, at denne kæmpestjerne måske kun er 170 til 230 gange solens masse. Selv med dette lavere skøn, kvalificerer R136a1 stadig som den mest massive kendte stjerne.

Astronomer er i stand til at estimere en stjernes masse ved at sammenligne dens observerede lysstyrke og temperatur med teoretiske forudsigelser. Det skarpere Zorro-billede gjorde det muligt for NSF's NOIRLab-astronom Venu M. Kalari og hans kolleger mere præcist at adskille lysstyrken af ​​R136a1 fra dens nærliggende stjernekammerater, hvilket førte til et lavere estimat af dens lysstyrke og derfor dens masse.

"Vores resultater viser os, at den mest massive stjerne, vi kender i øjeblikket, ikke er så massiv, som vi tidligere havde troet," forklarede Kalari, hovedforfatter af papiret offentliggjort i The Astrophysical Journal . "Dette tyder på, at den øvre grænse for stjernemasser også kan være mindre end tidligere antaget."

Dette resultat har også betydning for oprindelsen af ​​grundstoffer, der er tungere end helium i universet. Disse elementer er skabt under den katastrofalt eksplosive død af stjerner, der er mere end 150 gange solens masse i begivenheder, som astronomer omtaler som parustabile supernovaer. Hvis R136a1 er mindre massiv end tidligere antaget, kan det samme være tilfældet for andre massive stjerner, og derfor kan parustabilitetssupernovaer være sjældnere end forventet.

Stjernehoben, der er vært for R136a1, er tidligere blevet observeret af astronomer ved hjælp af NASA/ESA Hubble-rumteleskopet og en række jordbaserede teleskoper, men ingen af ​​disse teleskoper kunne få billeder, der var skarpe nok til at udvælge alle de individuelle stjerner i den nærliggende hob. .

Gemini Souths Zorro-instrument var i stand til at overgå opløsningen af ​​tidligere observationer ved at bruge en teknik kendt som speckle imaging, som gør det muligt for jordbaserede teleskoper at overvinde meget af den slørende effekt af Jordens atmosfære. Ved at tage mange tusinde korteksponerede billeder af et lyst objekt og omhyggeligt behandle dataene, er det muligt at ophæve næsten al denne sløring. Denne tilgang, såvel som brugen af ​​adaptiv optik, kan dramatisk øge opløsningen af ​​jordbaserede teleskoper, som vist af holdets skarpe nye Zorro-observationer af R136a1.

"Dette resultat viser, at givet de rigtige forhold kan et 8,1 meter teleskop skubbet til dets grænser konkurrere med ikke kun Hubble Space Telescope, når det kommer til vinkelopløsning, men også James Webb Space Telescope," kommenterede Ricardo Salinas, en medforfatter. af dette papir og instrumentforskeren for Zorro. "Denne observation skubber grænsen for, hvad der anses for muligt ved brug af speckle imaging."

"Vi begyndte dette arbejde som en udforskende observation for at se, hvor godt Zorro kunne observere denne type objekter," sagde Kalari. "Selvom vi opfordrer til forsigtighed, når vi fortolker vores resultater, indikerer vores observationer, at de mest massive stjerner måske ikke er så massive, som engang troede."

Zorro og dets tvillingeinstrument 'Alopeke er identiske billedapparater monteret på henholdsvis Gemini South og Gemini North teleskoperne. Deres navne er de hawaiianske og spanske ord for "ræv" og repræsenterer teleskopernes respektive placeringer på Maunakea i Hawai'i og på Cerro Pachón i Chile. Disse instrumenter er en del af Gemini Observatory's Visiting Instrument Program, som muliggør ny videnskab ved at rumme innovative instrumenter og muliggøre spændende forskning. Steve B. Howell, nuværende formand for Gemini Observatory Board og seniorforsker ved NASA Ames Research Center i Mountain View, Californien, er den primære efterforsker på begge instrumenter.

"Gemini South fortsætter med at forbedre vores forståelse af universet og transformerer astronomi, som vi kender det. Denne opdagelse er endnu et eksempel på de videnskabelige bedrifter, vi kan opnå, når vi kombinerer internationalt samarbejde, infrastruktur i verdensklasse og et stjernehold," sagde NSF Gemini Program Officer Martin Still. + Udforsk yderligere

Astronomer får nye billeder af R136, den mest massive stjerne nogensinde fundet