Westerlund 1 – Linnunradan massiivisin nuori supertähtijoukko
Westerlund 1 – Linnunradan massiivisin nuori supertähtijoukko: harvinaiset hyperjättiläiset, Wolf–Rayet-tähdet ja röntgenpulsari paljastavat jättimäisen tähtienmuodostuksen salaisuudet.
Westerlund 1 (Wd1, myös Ara Cluster) on kompakti nuori supertähtijoukko Linnunradan keskustaa lähinnä sijaitsevassa osassa galaksia. Se on etäisyydellä arviolta 3,5–5 kiloparsekia (noin 12000–16000 valovuoden) päässä Maasta, mutta tarkan etäisyyden määrittämistä vaikeuttaa rykelmän suuntaan kohdistuva voimakas tähtienvälinen himmeneminen.
Perustiedot
Westerlund 1 löydettiin vuonna 1961 Bengt Westerlundin toimesta, mutta sen yksityiskohtainen tutkimus alkoi vasta myöhemmin, kun havaintotekniikat (erityisesti lähi-infrapuna- ja röntgenhavaintoja tarjoavat teleskoopit) mahdollistivat rykelmän näkemisen suuren absorption läpi. Se on yksi Linnunradan massiivisimmista ja tiheimmin pakatuista nuorista tähtijoukoista, ja sen arvoidaan olevan merkittävin vastaavanlainen kohde paikallisessa galaksiryhmässä. Ikäarviot sijoittuvat tyypillisesti muutamiin miljooniin vuosiin (yleensä ~3–6 miljoonaa vuotta).
Koostumus ja erityispiirteet
Westerlund 1:n tähtikanta on poikkeuksellisen rikas massiivisia, kehittyneitä tähtiä. Rykelmä näyttää muodostuneen yhdessä tähdenmuodostuspurkauksessa, joten sen jäsenet ovat käytännössä samaa ikäluokkaa ja saman kemiallisen koostumuksen omaavia. Sen sisältämät erikoisryhmät ovat tärkeitä esimerkkejä massiivisen tähden evoluutiosta:
- kuusi keltaista hyperjättiläistä — erittäin harvinaisia ja lyhytikäisiä evoluutiovaiheita;
- neljä punaista superjättiläistä — massiivisten tähtien myöhäisiä vaiheita;
- noin 24 Wolf–Rayet-tähteä — voimakkaan massanmenetyksen vaiheessa olevia kuumia superjättejä;
- kirkas sininen muuttuja (LBV) ja useita OB-superjättiläisiä;
- epätavallinen sgB[e]-superjättiläinen, joka voi olla jälki äskettäisestä tähden sulautumisesta;
- röntgenhavaintojen paljastama outo röntgenpulsari, hitaasti pyörivä neutronitähti (tunnettu myös magnetarina), jonka olemassaolo osoittaa, että jopa erittäin massiivisista kantatahdistä voi syntyä neutronitähtiä.
Miksi Westerlund 1 on tärkeä tutkijoille
Koska rykelmä sisältää laajan joukon eri evoluutioasteilla olevia massiivisia tähtiä ja sen jäsenet ovat iältään hyvin samankaltaisia, se toimii luonnollisena laboratoriokohteena massiivisten tähtien evoluution tutkimukselle. Westerlund 1 antaa tietoa muun muassa:
- kuinka massiiviset tähdet menettävät massaa ennen räjähdystään;
- miten eri alkumassat johtavat erilaisten lopputuotteiden (mustat aukot, neutronitähdet, magnetarit) syntyyn;
- miten tiheät nuoret rykelmät vertautuvat ekstragalaktisiin supertähtijoukkoihin, joita havaitaan kauempana olevissa galakseissa.
Havainnot, menetelmät ja tulevaisuus
Westerlund 1 on tutkittu useilla aallonpituuksilla: lähi-infrapuna-palvelut paljastavat tähtiä absorptiivisesta sumusta huolimatta, röntgenteleskoopit kuten Chandra etsivät kompakteja jäännöksiä ja korkean resoluution optiset ja spektroskooppiset havainnot (esim. VLT) määrittävät tähtien ominaisuuksia. Rykelmän kokonaismassaarviot vaihtelevat lähteestä riippuen, mutta se on yksi harvoista Milky Wayn nuorista rykelmistä, jonka massa ja tiheys ovat samaa luokkaa kuin lyhytaikaiset supertähtijoukot toisaalla universumissa.
Tulevaisuudessa Westerlund 1 kehittynee vähitellen tiiviimmäksi, pallomaisemmaksi tähtijoukoksi, kun rykelmästä poistuu kevyempiä tähtiä ja massiiviset jäsenet päättyvät supernovoihin. Samalla se pysyy arvokkaana vertailukohteena ymmärtämään, miten massiiviset, tiheät tähtikokonaisuudet syntyvät, elävät ja kuolevat.
Westerlund 1: Kuumat OB-supergiantit säteilevät yleensä sinistä valoa - näkyvässä valossa ne näkyvät kuitenkin punaisina tähtenä. Tämä johtuu siitä, että tähtien sininen valo on absorboitunut kaasuun, mikä aiheuttaa punertavuuden.
Etäisyys ja sijainti
Wd1 on liian kaukana, jotta etäisyyttä voitaisiin mitata suoraan parallaksimittauksin, joten etäisyys on saatava tähtien odotetun absoluuttisen magnitudin ja tähtijoukkoa kohti suuntautuvan sammumisen arvioiden perusteella. Näin on tehty, ja eri menetelmillä on saatu 5 kpc:n ja 3,6 kpc:n arviot. Kaikki nämä arviot sijoittavat Wd1:n lähelle Linnunradan galaktisen palkin ulkoreunaa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on Westerlund 1?
V: Westerlund 1 (Wd1, myös Ara-klusteri) on kompakti nuori supertähtijoukko, joka sijaitsee Linnunradan galaksissa.
K: Kuinka kaukana se on Maasta?
V: Westerlund 1 on noin 3,5-5 kiloparsecin (12000-16000 valovuoden) päässä Maasta.
K: Kuka sen löysi?
V: Sen löysi Bengt Westerlund vuonna 1961.
K: Minkä tyyppisiä tähtiä se sisältää?
V: Rykelmä sisältää suuren määrän harvinaisia, kehittyneitä, suurimassaisia tähtiä, mukaan lukien kuusi keltaista hyperjättiläistä, neljä punaista superjättiläistä, 24 Wolf-Rayet-tähteä, valovoimaisen sinisen muuttujan, monia OB-superjättiläisiä ja epätavallisen sgB[e]-superjättiläisen tähden, joka saattaa olla jäänne hiljattaisesta tähtien sulautumisesta.
Kysymys: Mitä Westerlund 1:lle tapahtuu tulevaisuudessa?
V: Tulevaisuudessa se todennäköisesti kehittyy palloparatiisiksi.
K: Miksi tämä tähtijoukko on hyödyllinen tähtitieteilijöille?
V: Sen lisäksi, että Westerlund 1:ssä on joitakin galaksin massiivisimmista ja vähiten tunnetuista tähdistä, se on hyödyllinen esimerkki suhteellisen lähellä sijaitsevasta ja helpommin havaittavasta supertähtijoukosta, joka voi auttaa tähtitieteilijöitä selvittämään, mitä tapahtuu ekstragalaktisissa supertähtijoukoissa.
Kysymys: Minkä tyyppinen kohde on havaittu röntgenhavaintojen avulla tässä paikassa?
V: Röntgenhavainnot ovat paljastaneet oudon röntgenpulsarin; hitaasti pyörivän neutronitähden, jonka on täytynyt muodostua suurimassaisesta alkutähdestä.
Etsiä