Stjärnbildning är ett av de mest grundläggande fenomenen i universum. Inuti stjärnor bearbetas grundmaterial från Big Bang till tyngre element som vi observerar idag. I de utsträckta atmosfärerna av vissa typer av stjärnor kombineras dessa element till mer komplexa system som molekyler och dammkorn, byggstenarna för nya planeter, stjärnor och galaxer och i slutändan för livet. Våldsamma stjärnbildande processer låter annars tråkiga galaxer lysa i det djupa rymdets mörker och göra dem synliga för oss över stora avstånd.
Stjärnbildningen börjar med kollapsen av de tätaste delarna av interstellära moln, regioner som kännetecknas av relativt hög koncentration av molekylgas och damm som Orion-komplexet (ESO PR Photo 20/04) och regionen Galactic Center (ESO Pressmeddelande 26 / 03). Eftersom denna gas och damm är produkter från tidigare stjärnbildningar, måste det ha varit en tidig epok när de ännu inte fanns.
Men hur bildades de första stjärnorna då? Att beskriva och förklara ”primordial star formation” - utan molekylär gas och damm - är verkligen en stor utmaning i modern astrofysik.
En speciell klass av relativt små galaxer, känd som ”Blue Dwarf Galaxies”, möjligen ger närliggande och samtida exempel på vad som kan ha inträffat i det tidiga universum under bildandet av de första stjärnorna. Dessa galaxer är dåliga i damm och tyngre element. De innehåller interstellära moln som i vissa fall tycks vara ganska lika de primordiala molnen från vilka de första stjärnorna bildades. Och ändå, trots den relativa bristen på damm och molekylär gas som utgör de grundläggande ingredienserna för stjärnbildning som vi känner till det från Vintergatan, har de Blue Dwarf Galaxies ibland mycket aktiva stjärnbildande regioner. Genom att studera dessa områden kan vi således hoppas kunna bättre förstå de stjärnbildande processerna i det tidiga universum.
Mycket aktiv stjärnbildning i NGC 5253
NGC 5253 är en av de närmaste av de kända Blue Dwarf Galaxies; det ligger på ett avstånd av cirka 11 miljoner ljusår i riktning mot den södra konstellationen Centaurus. För en tid sedan beslutade en grupp europeiska astronomer [1] att titta närmare på detta objekt och studera stjärnbildande processer i den ursprungliga miljön i denna galax.
Visst, NGC 5253 innehåller visserligen damm och tyngre element, men betydligt mindre än vår egen Vintergalax. Men det är ganska extremt som en plats för intensiv stjärnbildning, en riklig "starburst galax" i astronomisk terminologi, och ett främsta objekt för detaljerade studier av storstjärnig bildning.
ESO PR Photo 31a / 04 ger en imponerande bild av NGC 5253. Denna sammansatta bild är baserad på en nära infraröd exponering som erhålls med det multimodiga ISAAC-instrumentet monterat på 8,2 m VLT Antu-teleskopet vid ESO Paranal Observatory (Chile) såväl som två bilder i det optiska vågbandet erhållet från Hubble Space Telescope-dataarkivet (beläget vid ESO Garching). VLT-bilden (i K-bandet vid våglängden 2,16 pm) är kodad röd, HST-bilderna är blå (V-bandet vid 0,55 Pm) respektive grönt (I-bandet vid 0,79 Pm).
Den enorma ljusinsamlingsförmågan och den fina optiska kvaliteten på VLT gjorde det möjligt att få den mycket detaljerade nära-infraröda bilden (jfr PR Photo 31b / 04) under en exponering som bara varade i 5 minuter. De utmärkta atmosfäriska förhållandena i Paranal vid tidpunkten för observationen (se 0,4 arcsec) möjliggör kombinationen av rymd- och markbaserade data till ett färgfoto av detta intressanta objekt.
En större dammfält syns på den västra (högra) sidan av galaxen, men dammfläckar är synliga överallt, tillsammans med ett stort antal färgglada stjärnor och stjärnkluster. De olika färgskärmarna indikerar föremålens ålder och graden av fördunklning av interstellärt damm. Den nästan infraröda VLT-bilden penetrerar dammmoln mycket bättre än de optiska HST-bilderna, och vissa djupt inbäddade objekt som inte detekteras i det optiska visas därför som röda i den kombinerade bilden.
Astronomerna mätte storleken och den infraröda ljusstyrkan hos var och en av dessa ”dolda” föremål, och kunde skilja stjärnor från stjärnkluster; de räknar inte mindre än 115 kluster. Det var också möjligt att härleda deras åldrar - cirka 50 av dem är mycket unga i astronomiska termer, mindre än 20 miljoner år. Fördelningen av massorna av klusterstjärnorna resembler sig som observerades i kluster i andra starburst-galaxer, men det stora antalet unga kluster och stjärnor är extraordinärt i en galax så liten som NGC 5253.
När bilder erhålls av NGC 5253 vid successivt längre våglängder, jfr. ESO PR Photo 31c / 04 som togs med VLT i L-bandet (våglängd 3,7? M), galaxen ser helt annorlunda ut. Den visar inte längre rikedomen på källor som ses i K-bandbilden och domineras nu av ett enda ljust objekt. Med hjälp av ett stort antal observationer i olika våglängdsregioner, från den optiska till radion, finner astronomerna att detta enda objekt avger lika mycket energi i den infraröda delen av spektrumet liksom hela galaxen i det optiska området. Mängden energi som strålas ut vid olika våglängder visar att det är en ung (några miljoner år), mycket massiv (mer än en miljon solmassor) stjärnkluster, inbäddad i ett tätt och tungt dammmoln (mer än 100 000 solmassor av damm ; utsläppet som ses i PR Photo 31c / 04 kommer från detta damm).
En utsikt mot början
Dessa resultat visar att en så liten galax som NGC 5253, nästan 100 gånger mindre än vår egen Vintergalax, kan producera hundratals kompakta stjärnkluster. De yngsta av dessa kluster är fortfarande djupt inbäddade i deras natala moln, men när de observeras med infraröda känsliga instrument som ISAAC på VLT, framstår de som mycket ljusa föremål verkligen.
Den mest massiva av dessa kluster innehar cirka en miljon solmassor och lyser så mycket som 5000 mycket ljusa massiva stjärnor. Det kan mycket väl likna förfäderna i det tidiga universum av de gamla kulakluster som vi nu observerar i stora galaxer som Vintergatan. I detta avseende ger NGC 5253 oss en direkt syn på vår egen början.
Notera
[1] Gruppen består av Giovanni Cresci (University of Florence, Italy), Leonardo Vanzi (ESO-Chile) och Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Frankrike). Mer information om den aktuella utredningen finns tillgänglig i ett forskningsdokument ("Star Cluster population of NGC 5253" av G. Cresci et al.) Som snart kommer att visas i den ledande forsknings tidskriften Astronomy & Astrophysics (en förtryck finns tillgänglig som astro-ph / 0.411.486).
Ursprungskälla: ESO News Release
Här är mer information om hur stjärnor bildas.
