Door gebruik te maken van de mogelijkheden van de 8,1-meter Gemini South-telescoop in Chili, die deel uitmaakt van het International Gemini Observatory van NSF's NOIRLab, hebben astronomen het scherpste beeld ooit verkregen van de ster R136a1, de meest massieve bekende ster in het universum. Hun onderzoek, geleid door NOIRLab-astronoom Venu M. Kalari, daagt ons begrip van de meest massieve sterren uit en suggereert dat ze misschien niet zo massief zijn als eerder werd gedacht.

Astronomen moeten nog volledig begrijpen hoe de meest massieve sterren - die meer dan 100 keer de massa van de zon zijn - worden gevormd. Een bijzonder uitdagend stukje van deze puzzel is het verkrijgen van waarnemingen van deze reuzen, die typisch wonen in de dichtbevolkte harten van met stof omhulde sterrenhopen. Reuzensterren leven ook snel en sterven jong en verbranden hun brandstofreserves in slechts een paar miljoen jaar. Ter vergelijking:onze zon is minder dan halverwege zijn levensduur van 10 miljard jaar. De combinatie van dicht opeengepakte sterren, relatief korte levensduur en enorme astronomische afstanden maakt het onderscheiden van individuele massieve sterren in clusters een enorme technische uitdaging.

Door de capaciteiten van het Zorro-instrument op de Gemini South-telescoop van het International Gemini Observatory, beheerd door NSF's NOIRLab, te vergroten, hebben astronomen het scherpste beeld ooit verkregen van R136a1 - de meest massieve bekende ster. Deze kolossale ster maakt deel uit van de R136-sterrenhoop, die zich op ongeveer 160.000 lichtjaar van de aarde bevindt in het centrum van de Tarantulanevel in de Grote Magelhaense Wolk, een begeleidend dwergstelsel van de Melkweg.

Eerdere waarnemingen suggereerden dat R136a1 een massa had tussen 250 en 320 keer de massa van de zon. De nieuwe Zorro-waarnemingen geven echter aan dat deze gigantische ster slechts 170 tot 230 keer de massa van de zon kan zijn. Zelfs met deze lagere schatting kwalificeert R136a1 zich nog steeds als de meest massieve bekende ster.

Astronomen kunnen de massa van een ster schatten door de waargenomen helderheid en temperatuur te vergelijken met theoretische voorspellingen. Dankzij het scherpere Zorro-beeld konden NSF's NOIRLab-astronoom Venu M. Kalari en zijn collega's de helderheid van R136a1 nauwkeuriger scheiden van zijn nabije stellaire metgezellen, wat leidde tot een lagere schatting van de helderheid en dus de massa.

"Onze resultaten laten zien dat de meest massieve ster die we momenteel kennen niet zo massief is als we eerder hadden gedacht", legt Kalari uit, hoofdauteur van het artikel gepubliceerd in The Astrophysical Journal . "Dit suggereert dat de bovengrens van stellaire massa's ook kleiner kan zijn dan eerder werd gedacht."

Dit resultaat heeft ook gevolgen voor de oorsprong van elementen die zwaarder zijn dan helium in het heelal. Deze elementen ontstaan ​​tijdens de catastrofale explosieve dood van sterren met een massa van meer dan 150 keer de massa van de zon, in gebeurtenissen die astronomen 'paarinstabiliteit' supernova's noemen. Als R136a1 minder massief is dan eerder werd gedacht, zou hetzelfde kunnen gelden voor andere massieve sterren en bijgevolg kunnen supernova's met instabiliteit van paren zeldzamer zijn dan verwacht.

De sterrenhoop die R136a1 herbergt, is eerder waargenomen door astronomen met behulp van de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop en een verscheidenheid aan telescopen op de grond, maar geen van deze telescopen kon beelden krijgen die scherp genoeg waren om alle individuele stellaire leden van de nabijgelegen cluster te onderscheiden .

Het Zorro-instrument van Gemini South was in staat om de resolutie van eerdere waarnemingen te overtreffen door gebruik te maken van een techniek die bekend staat als spikkelbeeldvorming, waardoor telescopen op de grond een groot deel van het vervagingseffect van de atmosfeer van de aarde kunnen overwinnen. Door vele duizenden korte belichtingsfoto's van een helder object te maken en de gegevens zorgvuldig te verwerken, is het mogelijk om bijna al deze vervaging op te heffen. Deze benadering, evenals het gebruik van adaptieve optica, kan de resolutie van telescopen op de grond drastisch verhogen, zoals blijkt uit de scherpe nieuwe Zorro-waarnemingen van het team van R136a1.

"Dit resultaat laat zien dat onder de juiste omstandigheden een tot het uiterste gedreven telescoop van 8,1 meter niet alleen de Hubble-ruimtetelescoop kan evenaren als het gaat om hoekresolutie, maar ook de James Webb-ruimtetelescoop", aldus Ricardo Salinas, een co-auteur van dit artikel en de instrumentwetenschapper voor Zorro. "Deze observatie verlegt de grens van wat mogelijk wordt geacht met behulp van spikkelbeeldvorming."

"We begonnen dit werk als een verkennende observatie om te zien hoe goed Zorro dit type object kon observeren", zei Kalari. "Hoewel we aandringen op voorzichtigheid bij het interpreteren van onze resultaten, geven onze waarnemingen aan dat de zwaarste sterren misschien niet zo massief zijn als ooit werd gedacht."

Zorro en zijn tweelinginstrument 'Alopeke' zijn identieke imagers die respectievelijk op de Gemini South- en Gemini North-telescopen zijn gemonteerd. Hun namen zijn de Hawaiiaanse en Spaanse woorden voor "vos" en vertegenwoordigen de respectievelijke locaties van de telescopen op Maunakea in Hawaï en op Cerro Pachón in Chili. Deze instrumenten maken deel uit van het Visiting Instrument Program van het Gemini Observatory, dat nieuwe wetenschap mogelijk maakt door innovatieve instrumenten te huisvesten en opwindend onderzoek mogelijk te maken. Steve B. Howell, de huidige voorzitter van de Gemini Observatory Board en senior onderzoeker bij het NASA Ames Research Center in Mountain View, Californië, is de hoofdonderzoeker van beide instrumenten.

"Gemini South blijft ons begrip van het universum verbeteren en de astronomie zoals we die kennen transformeren. Deze ontdekking is nog een ander voorbeeld van de wetenschappelijke prestaties die we kunnen bereiken wanneer we internationale samenwerking, infrastructuur van wereldklasse en een stellair team combineren", zei NSF Gemini Program Officer Martin Still. + Verder verkennen

Astronomen verkrijgen nieuwe beelden van R136, de zwaarste ster ooit gevonden