science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De initiële massafunctie

Het elliptische sterrenstelsel NGC 1600, ongeveer 200 miljoen lichtjaar verwijderd - weergegeven in het midden van de Hubble-afbeelding en gemarkeerd in het kader. Astronomen hebben uit de studie van dit en soortgelijke sterrenstelsels geconcludeerd dat de relatieve populaties van sterren van verschillende massa's in een sterrenhoop (het IMF) wordt beïnvloed door de verdeling van snelheden in de sterrenhoop. Krediet:NASA / ESA / Digital Sky Survey 2

Het gas en stof in gigantische moleculaire wolken komen geleidelijk samen onder invloed van de zwaartekracht om sterren te vormen. Hoe dit precies gebeurt, echter, wordt onvolledig begrepen. De massa van een ster, bijvoorbeeld, is verreweg de belangrijkste factor die zijn toekomstige evolutie beperkt, maar astronomen begrijpen niet goed wat de exacte massa van een pas gevormde ster bepaalt. Een aspect van dit probleem is simpelweg weten hoeveel sterren van elke grootte er zijn, dat is, het kennen van de verdeling van stellaire massa's in een grote cluster van sterren. De initiële massafunctie (IMF) beschrijft deze verdeling, en is momenteel gebaseerd op een gemiddelde van waarnemingen van sterren in onze Melkweg.

Het waargenomen IMF heeft relatief weinig massieve sterren (d.w.z. die zwaarder zijn dan de zon). Sterren ter grootte van de zon zijn relatief overvloedig. Sterren die iets kleiner zijn dan de zon komen nog vaker voor, maar dan nemen sterren met afnemende massa (tot een tiende van de massa van de zon of zelfs minder) in aantal af. De precieze statistieken voor sterren met een lage massa zijn enigszins onzeker omdat ze zwak en moeilijk te detecteren zijn. De theoretische basis voor het IMF wordt ook besproken, evenals of het IMF van de Melkweg representatief is voor het IMF elders in het universum. De relatieve overvloed aan elementen (de 'metalliciteit') in de instortende wolk, bijvoorbeeld, is voorgesteld als een manier om het IMF te wijzigen. Het idee van een universeel IMF, echter, is al tientallen jaren een hoeksteen van de sterrentheorie, maar de laatste tijd is er veel moeite gedaan om deze veronderstelling te testen en aan te vechten, mede mogelijk gemaakt door gevoelige instrumenten die kleinere en/of zwakkere sterren kunnen meten. Aangezien sterren met verschillende massa's atmosferen hebben die verschillende spectrale kenmerken vertonen, spectroscopie van een verre cluster waarvan de individuele sterren niet kunnen worden opgelost, kan desalniettemin de proporties van sterren met verschillende massa's erin onthullen aan de hand van de proporties van deze kenmerken.

CfA-astronoom Charlie Conroy en vier collega's doen onderzoek naar het IMF met de Keck-telescoop en zijn spectrometer. Ze vinden wel enkele variaties in het IMF en, tegen sommige verwachtingen in, ze concluderen dat metalliciteit niet de enige oorzaak is van deze variaties. In plaats daarvan, ze concluderen dat de snelheden van het materiaal in de sterrenhopen een sleutelfactor lijken te zijn. Het resultaat, die nu zal worden gevolgd door meer metingen, is belangrijk omdat het suggereert dat er een ander theoretisch kader nodig is om de oorsprong van het IMF te verklaren.