Tin tức Vũ trụ TV

Hầu hết các ngôi sao lớn bị cô lập đều bị loại khỏi cụm của chúng

Ngày:
Th10 31, 2020
Tóm lược:

Các nghiên cứu mới tiết lộ cách một số ngôi sao có khối lượng lớn – những ngôi sao có khối lượng gấp tám lần khối lượng Mặt trời của chúng ta trở lên – trở nên cô lập trong vũ trụ: thông thường nhất, các cụm sao của chúng đẩy chúng ra ngoài.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Cụm sao khổng lồ được gọi là Westerlund 1. Nhà cung cấp hình ảnh: ESA / Hubble & NASA
Cụm sao khổng lồ được gọi là Westerlund 1.
Nhà cung cấp hình ảnh: ESA / Hubble & NASA

Một cặp nghiên cứu của Đại học Michigan tiết lộ cách một số ngôi sao có khối lượng lớn – những ngôi sao có khối lượng gấp tám lần khối lượng mặt trời của chúng ta trở lên – trở nên cô lập trong vũ trụ: thông thường nhất, các cụm sao của chúng đẩy chúng ra ngoài.

Các ngôi sao lớn thường cư trú trong các cụm. Các ngôi sao khối lượng lớn cô lập được gọi là các ngôi sao khối lượng lớn trường. Các bài báo do sinh viên UM xuất bản đã kiểm tra hầu hết các ngôi sao này trong Đám mây Magellan Nhỏ, một thiên hà lùn gần Dải Ngân hà.

Các nghiên cứu xuất hiện trên cùng một số tạp chí The Astrophysical Journal tiết lộ cách các ngôi sao lớn trong trường này bắt nguồn hoặc trở nên cô lập như vậy. Hiểu được cách các ngôi sao khối lượng lớn trường trở nên cô lập – cho dù chúng hình thành cô lập hay chúng trở nên cô lập do bị đẩy ra khỏi một cụm sao – sẽ giúp các nhà thiên văn thăm dò điều kiện hình thành các ngôi sao khối lượng lớn. Hiểu được điều này và sự hình thành cụm là rất quan trọng để hiểu cách các thiên hà phát triển.

Johnny Dorigo Jones, sinh viên mới tốt nghiệp cho biết: “Khoảng một phần tư trong số các ngôi sao lớn dường như bị cô lập, và đó là câu hỏi lớn của chúng tôi. “Làm thế nào họ được phát hiện là bị cô lập, và làm thế nào họ đến đó.”

Dorigo Jones cho thấy trong bài báo của mình rằng phần lớn các ngôi sao có khối lượng lớn trường là “những kẻ chạy trốn”, hoặc những ngôi sao phóng ra từ các cụm. Nghiên cứu sinh Irene Vargas-Salazar đã tìm kiếm các ngôi sao lớn trong trường có thể đã hình thành một cách tương đối cô lập bằng cách tìm kiếm bằng chứng về các cụm nhỏ xung quanh chúng. Điều đó có nghĩa là những ngôi sao tương đối biệt lập này có thể hình thành cùng với những ngôi sao nhỏ hơn này. Nhưng cô tìm thấy rất ít trong số những cụm mờ nhạt này.

Vargas-Salazar cho biết: “Bởi vì các ngôi sao lớn đòi hỏi rất nhiều vật chất để hình thành nên thường có rất nhiều ngôi sao nhỏ hơn xung quanh chúng. “Dự án của tôi hỏi cụ thể có bao nhiêu ngôi sao lớn trong trường này có thể hình thành trên thực địa.”

Dorigo Jones đã kiểm tra cách các ngôi sao lớn trong trường được đẩy ra khỏi các cụm. Ông xem xét hai cơ chế khác nhau tạo ra sự chạy trốn: sự phóng động và sự phóng siêu tân tinh nhị phân. Trong lần đầu tiên, các ngôi sao khổng lồ được đẩy ra từ cụm của họ – lên đến nửa triệu dặm một giờ – vì cấu hình quỹ đạo ổn định của các nhóm xuất sắc. Trong trường hợp thứ hai, một ngôi sao lớn bị đẩy ra khi một cặp sao đôi có một ngôi sao phát nổ và bắn bạn đồng hành của nó ra ngoài không gian.

Dorigo Jones cho biết: “Bằng cách có vận tốc và khối lượng của các ngôi sao, chúng tôi có thể so sánh sự phân bố của các tham số đó với các dự đoán của mô hình để xác định những đóng góp nhất định từ mỗi cơ chế phóng.”

Ông phát hiện ra rằng các vụ phóng động học – các vụ phóng do cấu hình quỹ đạo không ổn định – nhiều gấp 2 đến 3 lần các vụ phóng siêu tân tinh. Nhưng Dorigo Jones cũng đã tìm thấy dữ liệu quan sát đầu tiên cho thấy một phần lớn các ngôi sao khối lượng lớn trong trường đến từ sự kết hợp của cả động học và phóng siêu tân tinh.

Ông nói: “Những điều này đã được nghiên cứu trong quá khứ nhưng hiện chúng tôi đã đặt ra những ràng buộc quan sát đầu tiên đối với số lượng của những lần chạy hai bước này. “Cách chúng tôi đi đến kết luận đó là về cơ bản chúng tôi thấy rằng các ngôi sao theo dõi các vụ phóng siêu tân tinh trong mẫu của chúng tôi hơi quá nhiều và quá nhanh so với các dự đoán của mô hình. Bạn có thể tưởng tượng điều này được khắc phục bằng cách các ngôi sao này được tăng tốc trở lại một cú đá siêu tân tinh, lần đầu tiên được phóng ra một cách tự động. “

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng có khả năng lên đến một nửa số ngôi sao được cho là từ các vụ phóng siêu tân tinh lần đầu tiên được phóng ra theo phương pháp động.

Phát hiện của Vargas-Salazar cũng ủng hộ ý tưởng rằng hầu hết các ngôi sao khối lượng lớn trường đều chạy trốn, nhưng cô ấy đã xem xét các điều kiện ngược lại: cô ấy tìm kiếm các ngôi sao khối lượng trường hình thành tương đối cô lập trong các cụm sao nhỏ bé hơn, nơi có ngôi sao mục tiêu khổng lồ, được gọi là “đỉnh của tảng băng trôi, hay các cụm TIB. Cô ấy đã làm điều này bằng cách sử dụng hai thuật toán,” bạn của bạn bè “và” những người hàng xóm gần nhất “, để tìm kiếm những cụm xung quanh 310 ngôi sao lớn trường trong Đám mây Magellan Nhỏ.

Thuật toán “bạn của bạn bè” đo mật độ số lượng của các ngôi sao bằng cách đếm xem có bao nhiêu ngôi sao ở một khoảng cách cụ thể từ ngôi sao mục tiêu và sau đó thực hiện tương tự đối với các ngôi sao đó. Các ngôi sao càng được đóng gói chặt chẽ, nó càng có nhiều khả năng là một cụm. Thuật toán “láng giềng gần nhất” đo mật độ số lượng sao giữa ngôi sao mục tiêu và 20 ngôi sao đồng hành gần nhất của nó. Vargas-Salazar cho biết: Nhóm càng nhỏ gọn và dày đặc thì chúng càng có nhiều khả năng thành cụm.

Sử dụng các thử nghiệm thống kê, Vargas-Salazar so sánh những quan sát này với ba bộ dữ liệu trường ngẫu nhiên và so sánh các ngôi sao lớn đang chạy trốn đã biết với những ngôi sao không chạy trốn. Cô phát hiện ra rằng chỉ có một số ngôi sao lớn trong trường dường như có các cụm TIB xung quanh chúng, cho thấy rằng rất ít thực sự hình thành trong trường. Sự cân bằng của các ngôi sao sân cỏ phải có nguồn gốc là những kẻ chạy trốn.

“Cuối cùng, chúng tôi đã chỉ ra rằng 5% hoặc ít hơn các ngôi sao có cụm TIB. Thay vào đó, phát hiện của chúng tôi ngụ ý rằng phần lớn các ngôi sao trong các mẫu thực địa có thể chạy trốn”, Vargas-Salazar nói. “Những phát hiện của chúng tôi thực sự hỗ trợ cho kết quả mà Johnny tìm thấy, được bọc trong một chiếc nơ nhỏ gọn gàng.”

Sally Oey, tác giả cấp cao của cả hai bài báo và là giáo sư thiên văn học tại UM, cho biết phát hiện của Vargas-Salazar cung cấp một phần câu trả lời cho câu hỏi về cách thức các ngôi sao lớn hình thành.

“Công việc của Johnny và Irene là mặt trái của cùng một đồng xu,” Oey nói. “Các con số của Irene phù hợp với Johnny’s ở chỗ phần lớn các ngôi sao khối lượng lớn trên thực địa đều chạy trốn, nhưng một số ít thì không. Đây là một phát hiện quan trọng để hiểu cách các ngôi sao và cụm sao khổng lồ hình thành và trong những điều kiện nào.”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Michigan cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. J. Dorigo Jones, MS Oey, K. Pprisot, N. Castro, M. Moe. Các ngôi sao OB chạy trốn trong Đám mây Magellan Nhỏ: Động lực so với Vụ phóng siêu tân tinh . Tạp chí Vật lý thiên văn , 2020; 903 (1): 43 DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abbc6b

Bài viết liên quan

Bài viết mới