ดาวดวงแรกก่อตัวอย่างไร

การก่อตัวของดาวเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์พื้นฐานที่สุดในจักรวาล ภายในดวงดาววัสดุดั้งเดิมจากบิกแบงถูกแปรรูปเป็นองค์ประกอบที่หนักกว่าที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบัน ในชั้นบรรยากาศขยายของดาวบางประเภทองค์ประกอบเหล่านี้รวมกันเป็นระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นโมเลกุลและเม็ดฝุ่นกลุ่มอาคารสำหรับดาวเคราะห์ดวงใหม่ดวงดาวและกาแลกซี่และท้ายที่สุดเพื่อชีวิต กระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ที่มีความรุนแรงปล่อยให้กาแลคซีที่น่าเบื่ออย่างอื่นส่องแสงในความมืดของห้วงอวกาศและทำให้เรามองเห็นได้ในระยะไกล

การก่อตัวของดาวเริ่มต้นด้วยการล่มสลายของส่วนที่หนาแน่นที่สุดของเมฆระหว่างดวงดาวบริเวณที่โดดเด่นด้วยความเข้มข้นสูงของก๊าซโมเลกุลและฝุ่นละอองเช่นคอมเพล็กซ์กลุ่มดาวนายพราน (ESO PR Photo 20/04) และศูนย์กาแล็กซี่ 03) เนื่องจากก๊าซและฝุ่นนี้เป็นผลิตภัณฑ์ของการก่อตัวดาวฤกษ์ก่อนหน้านี้จึงต้องมีช่วงเวลาที่ยังไม่เกิดขึ้น

แต่แล้วดาวดวงแรกก็ก่อตัวอย่างไร อันที่จริงการอธิบายและอธิบาย "การก่อตัวดาวฤกษ์ยุคแรก" - โดยปราศจากก๊าซโมเลกุลและฝุ่น - เป็นความท้าทายที่สำคัญใน Astrophysics ที่ทันสมัย

กาแลคซีชั้นค่อนข้างเล็กโดยเฉพาะที่รู้จักกันในชื่อ“ กาแลคซีสีน้ำเงินแคระ” อาจเป็นตัวอย่างที่ใกล้เคียงและร่วมสมัยของสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในเอกภพยุคแรกในระหว่างการก่อตัวของดาวดวงแรก กาแลคซีเหล่านี้ยากจนในฝุ่นและองค์ประกอบที่หนักกว่า พวกเขามีเมฆระหว่างดวงดาวซึ่งในบางกรณีดูเหมือนว่าจะค่อนข้างคล้ายกับเมฆดั่งเดิมที่ดาวฤกษ์แรกก่อตัวขึ้น ถึงกระนั้นแม้ว่าจะมีการขาดฝุ่นและก๊าซโมเลกุลที่เป็นส่วนผสมพื้นฐานสำหรับการก่อตัวดาวฤกษ์ดังที่เราทราบจากทางช้างเผือกกาแลคซีแคระสีน้ำเงินเหล่านั้นบางครั้งก็เป็นแหล่งก่อตัวดาวฤกษ์ ดังนั้นโดยการศึกษาพื้นที่เหล่านั้นเราอาจหวังว่าจะเข้าใจกระบวนการก่อตัวดาวในเอกภพยุคแรก ๆ ได้ดีขึ้น

การก่อตัวดาวที่ใช้งานมากใน NGC 5253
NGC 5253 เป็นหนึ่งในกาแลคซีสีน้ำเงินที่รู้จักมากที่สุด มันตั้งอยู่ที่ระยะทางประมาณ 11 ล้านปีแสงในทิศทางของกลุ่มดาวทางใต้ของ Centaurus เมื่อไม่นานมานี้กลุ่มนักดาราศาสตร์ชาวยุโรป [1] ตัดสินใจที่จะมองวัตถุนี้อย่างใกล้ชิดและศึกษากระบวนการก่อตัวดาวในสภาพแวดล้อมแบบดั่งเดิมของกาแลคซีนี้

จริง NGC 5253 มีฝุ่นและองค์ประกอบที่หนักกว่า แต่มีความหมายน้อยกว่ากาแลคซีทางช้างเผือกของเรา อย่างไรก็ตามมันค่อนข้างสุดขั้วเมื่อเป็นที่ตั้งของการก่อตัวดาวฤกษ์ที่รุนแรงกาแลคซีดาวกระจายในคำศัพท์ทางดาราศาสตร์และวัตถุสำคัญสำหรับการศึกษารายละเอียดของการก่อตัวดาวขนาดใหญ่

ESO PR Photo 31a / 04 ให้มุมมองที่น่าประทับใจของ NGC 5253 ภาพคอมโพสิตนี้ขึ้นอยู่กับการสัมผัสใกล้อินฟราเรดที่ได้รับด้วยเครื่องมือ ISAAC หลายโหมดที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ VLT Antu 8.2 ม. ที่หอดูดาว ESO Paranal (ชิลี) เช่นเดียวกับภาพสองภาพในคลื่นวิทยุออปติคัลที่ได้จากการเก็บข้อมูลกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (อยู่ที่ ESO Garching) ภาพ VLT (ใน K-band ที่ความยาวคลื่น 2.16? m) เป็นรหัสสีแดงภาพ HST เป็นสีน้ำเงิน (V-band ที่ 0.55? m) และสีเขียว (I-band ที่ 0.79? m) ตามลำดับ

ความสามารถในการรวบรวมแสงที่มหาศาลและคุณภาพออพติคอลที่ดีเยี่ยมของ VLT ทำให้สามารถรับภาพที่มีรายละเอียดสูงใกล้อินฟราเรด (เช่น PR Photo 31b / 04) ในระหว่างการเปิดรับแสงเพียง 5 นาที สภาพบรรยากาศที่ยอดเยี่ยมของ Paranal ในช่วงเวลาของการสังเกต (ดู 0.4 arcsec) ช่วยให้การรวมกันของข้อมูลอวกาศและพื้นดินเป็นภาพสีของวัตถุที่น่าสนใจนี้

ช่องฝุ่นขนาดใหญ่สามารถมองเห็นได้ทางด้านตะวันตก (ขวา) ของกาแลคซี แต่มองเห็นรอยปะของฝุ่นทั่วทั้งดวงดาวและกระจุกดาวจำนวนมาก เฉดสีที่แตกต่างกันนั้นบ่งบอกถึงอายุของวัตถุและระดับความมืดของฝุ่นระหว่างดวงดาว ภาพ VLT ใกล้อินฟราเรดจะแทรกซึมเข้าไปในกลุ่มเมฆฝุ่นได้ดีกว่าภาพ HST แบบออปติคัลและวัตถุฝังตัวบางอย่างที่ไม่ได้ตรวจพบในออปติคัลจึงปรากฏเป็นสีแดงในภาพรวม

การวัดขนาดและความสว่างอินฟราเรดของวัตถุ“ ซ่อน” เหล่านี้นักดาราศาสตร์สามารถแยกดาวออกจากกระจุกดาวฤกษ์ได้ พวกเขานับไม่น้อยกว่า 115 กลุ่ม นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะได้รับอายุของพวกเขา - ประมาณ 50 คนยังเด็กมากในแง่ดาราศาสตร์น้อยกว่า 20 ล้านปี การกระจายตัวของมวลดาวฤกษ์กระจุกดาวนั้นสังเกตเห็นได้ในกระจุกดาวในกาแลคซีดาวกระจายอื่น ๆ แต่กระจุกดาวและดาวฤกษ์อายุน้อยจำนวนมากนั้นไม่ธรรมดาในกาแลคซีขนาดเล็กเท่ากับ NGC 5253

เมื่อภาพได้รับ NGC 5253 ที่ความยาวคลื่นยาวขึ้นเรื่อย ๆ cf ESO PR Photo 31c / 04 ซึ่งถ่ายด้วย VLT ใน L-band (ความยาวคลื่น 3.7? m) กาแลคซีนั้นดูแตกต่างกันมาก มันไม่แสดงความสมบูรณ์ของแหล่งที่มาที่เห็นในภาพ K-band อีกต่อไปและตอนนี้ถูกครอบงำด้วยวัตถุที่สว่าง จากการสังเกตการณ์จำนวนมากในบริเวณความยาวคลื่นที่แตกต่างกันตั้งแต่แสงไปจนถึงวิทยุนักดาราศาสตร์พบว่าวัตถุเดี่ยวนี้ปล่อยพลังงานมากในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมเช่นเดียวกับกาแลคซีทั้งหมดในพื้นที่ออปติคัล ปริมาณพลังงานที่เปล่งออกมาในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นว่ามันเป็นเด็ก (ไม่กี่ล้านปี) กระจุกดาวฤกษ์ขนาดใหญ่มาก (มากกว่าหนึ่งล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์) ฝังตัวอยู่ในเมฆฝุ่นหนาแน่นและหนาแน่น การปล่อยออกมาที่เห็นในภาพ PR 31c / 04 มาจากฝุ่นละอองนี้)

มุมมองต่อการเริ่มต้น
ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงว่ากาแลคซีมีขนาดเล็กเท่ากับ NGC 5253 ซึ่งเล็กกว่ากาแลคซีทางช้างเผือกเกือบ 100 เท่าสามารถผลิตกระจุกดาวฤกษ์ขนาดกะทัดรัดหลายร้อยดวง กลุ่มที่อายุน้อยที่สุดของกลุ่มนี้ยังคงฝังลึกอยู่ในเมฆนาทอลของพวกเขา แต่เมื่อสังเกตด้วยเครื่องมือที่ไวต่อแสงอินฟราเรดเช่น ISAAC ที่ VLT พวกมันโดดเด่นเป็นวัตถุที่สว่างมาก

กลุ่มที่ใหญ่ที่สุดในกลุ่มนี้มีมวลสุริยะประมาณหนึ่งล้านเท่า มันอาจคล้ายกับต้นกำเนิดในจักรวาลยุคแรกของกระจุกดาวทรงกลมที่เราสังเกตในกาแลคซีขนาดใหญ่เช่นทางช้างเผือก ในแง่นี้ NGC 5253 ให้มุมมองโดยตรงกับจุดเริ่มต้นของเรา

บันทึก
[1] กลุ่มประกอบด้วย Giovanni Cresci (มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์, อิตาลี), Leonardo Vanzi (ESO- ชิลี) และ Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, ฝรั่งเศส) รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตรวจสอบปัจจุบันมีอยู่ในรายงานการวิจัย (“ กลุ่มดาวกลุ่ม NGC 5253” โดย G. Cresci et al.) ที่จะปรากฎตัวในวารสารการวิจัยดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ชั้นนำในเร็ว ๆ นี้ / 0411486)

แหล่งต้นฉบับ: ข่าว ESO

ต่อไปนี้เป็นข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการก่อตัวของดาว