Hubble kuvasi N44-superkuplan – massiiviset tähdet voivat käynnistää uuden tähtisukupolven

Hubble-avaruusteleskoopin 3. syyskuuta julkaistu kuva N44:stä ei ole vain näyttävä sumukuva. Se havainnollistaa tähtien synnyn kiertokulkua: massiiviset tähdet ovat puhaltaneet ympärilleen valtavan ontelon, mutta samalla niiden ympärille kasaantunut kaasu ja pöly voivat synnyttää uusia tähtiä. N44, viralliselta nimeltään LHA 120-N44, sijaitsee noin 160 000 valovuoden päässä Suuressa Magellanin pilvessä Kultakalan tähdistön suunnalla. 1

Jättimäinen ontelo ei ole tyhjää tilaa

N44:n hallitsevin rakenne on keskellä oleva noin 210 × 140 valovuoden kokoinen ontelo, jota ympäröi tiheä, pölyinen kaasukuori. Keskustan massiiviset tähdet ovat puhaltaneet syntymäpilvestään materiaalia pois voimakkailla tähtituulilla, ja myös supernovaräjähdykset ovat lisänneet energiaa tähän prosessiin. Kaasu ei kuitenkaan ole vain kadonnut avaruuteen: sitä on lakaisutunut ontelon reunoille kirkkaaksi kuoreksi. 1

Tällainen rakenne tunnetaan superkuplana. Se on tähtienvälisen aineen suuri onkalo, jonka on synnyttänyt usean massiivisen tähden yhteisvaikutus – ei vain yhden tähden tuuli.

Kuoren reunalla voi olla käynnissä uusi alku

Kun kaasua pakkautuu kuoreen, sen tiheys kasvaa. Silloin painovoima voi helpommin saada aineen luhistumaan uusiksi tähdiksi. N44:ssä uusia tähtiä muodostuu juuri tähän lakaisutuneeseen materiaaliin, joten kohde on havainnollinen esimerkki siitä, miten yksi tähtienmuodostusjakso voi vaikuttaa seuraavaan. 1

Tutkijat ovat havainneet superkuplan sisäpuolen tähtien ja sen reunalla olevien tähtien välillä enintään noin viiden miljoonan vuoden ikäeron. Ajoitus sopii malliin, jossa vanhempi keskuspersjoukko raivasi ontelon ja puristi sen laidalla olevaa kaasua, minkä jälkeen reunalle muodostui nuorempia tähtiä. Havainto tukee tähtien synnyn käynnistymistä tällaisen puristumisen seurauksena, mutta ei osoita, että jokainen nuori reunatähti olisi syntynyt juuri tällä tavalla. 1

Lähes puoli miljoonaa tähteä samassa kartoituksessa

Kuvan aineisto on peräisin Hubble-ohjelmasta 14689, jonka vastuullinen tutkija oli Dimitrios Gouliermis. Kartoituksessa luetteloitiin N44:stä ja sen ympäristöstä lähes 500 000 tähteä. Niistä lähes 30 000 on esipääsarjan tähtiä: nuoria kohteita, joiden ytimissä ei vielä fuusioidu vety heliumiksi. 1

Näin suuri tähtinäyte antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden vertailla saman, toisiinsa kytkeytyvän alueen eri-ikäisiä tähtipopulaatioita. Samalla voidaan tutkia, kuinka kauan kestää siitä, kun kylmä kaasu puristuu tiheiksi rakenteiksi, siihen kun nuoret tähdet alkavat näkyä.

N44F syntyi yhden tähden voimasta

N44 ei koostu vain keskellä olevasta superkuplasta. Hubble-kuvan oikeassa yläosassa näkyy pienempi kupla, N44F. Sen on muotoillut yhden kuuman ja massiivisen tähden tähtituuli. 1

Vertailu kertoo mittakaavaerosta: N44F näyttää, miten yksittäinen voimakas tähti voi muokata lähialuettaan. N44:n suuri keskiontelo puolestaan on tähtijoukon ja sen supernovien yhteisen vaikutuksen tulos.

Lähellä oleva ikkuna varhaisemman maailmankaikkeuden oloihin

N44 on läpimitaltaan noin 1 000 valovuotta. Alueella on hehkuvaa vetykaasua, tummia pölyjuovia, massiivisia tähtiä ja eri-ikäisiä tähtipopulaatioita. Siellä on myös erityisen kuumia ja voimakkaan tähtienmuodostuksen alueita, joten yhdessä kohteessa voidaan tarkastella useita tähtien kehityksen vaiheita. 1

Suuren Magellanin pilven alkuainekoostumus poikkeaa Linnunradasta: heliumia raskaampia alkuaineita on siellä vähemmän. Tähtitieteessä tästä käytetään nimitystä vähämetallisuus. Tällaiset olosuhteet muistuttavat nuorempia, varhaisen maailmankaikkeuden galakseja, joten N44 toimii suhteellisen lähellä olevana tutkimuskohteena tähtien synnyn ja massiivisten tähtien palautteen tutkimiseen. 1

Kuvan keskeinen viesti on kaksijakoinen: massiiviset tähdet voivat päättää yhden vaiheen hajottamalla syntymäkaasuaan, mutta samalla ne voivat kasata ainetta niin, että seuraavan tähtisukupolven synty tulee mahdolliseksi.