Wszechświat jest pełen gwiezdnych ekstremów

Najbardziej ekstremalne gwiazdy we Wszechświecie

Bez nich nie byłoby ani nas, ani Ziemi, ani żadnej innej planety. Gwiazdy. Dają życie i sprowadzają śmierć. To one decydują o losach układów planetarnych i całych galaktyk. Poznajcie te najbardziej ekstremalne.

Astronomowie szacują, że widzialny Wszechświat (ten, który jest możliwy do zaobserwowania z Ziemi na chwilę obecną) zawiera 300 tryliardów gwiazd (3 x 1023), które znajdują się w 350 miliardach dużych galaktyk i 3,5 biliona galaktyk karłowatych. To liczby trudne do ogarnięcia ludzkim umysłem, ale mogą uzmysłowić jakim „pyłkiem” jesteśmy w skali kosmicznej.

Prawdopodobnie nigdy nie uda nam się stworzyć technologii pozwalającej na dokładne oszacowanie liczby gwiazd we Wszechświecie, ale każdego miesiąca odkrywamy nowe. Wśród nich są obiekty ekstremalne, które wyróżniają się na tle swoich kosmicznych towarzyszy. Poznajcie NAJ wśród gwiazd.

Największa

Porównanie rozmiarów Słońca i UY Scuti

Do niedawna za największą gwiazdę uważano UY Scuti, czerwonego nadolbrzyma znajdującego się w gwiazdozbiorze Tarczy. UY Scuti znajduje się ok. 5100 lat świetlnych od Ziemi i była uważana za największą gwiazdę pod względem średnicy (1700 razy większa od Słońca), ale pomiary z 2018 r. wykazały, że jest bliżej niż nam się wydawało – prawdopodobnie zatem jest mniejsza niż przypuszczano.

Miano największej obecnie znanej nam gwiazdy należy do Stephenson 2-18, również czerwonego nadolbrzyma, który jest ponad 2150 razy większy od Słońca. Gdyby teoretycznie umieścić Stephenson 2-18 w centrum Układu Słonecznego, pochłonęłaby orbity Ziemi, Marsa, Jowisza i Saturna. Stephenson 2-18 jest częścią małej gromady Stephenson 2, która znajduje się ok. 20 000 lat świetlnych od nas.

Stephenson 2-18 to gwiazda dość młoda, która liczy nie więcej niż 20 mln lat. Według astronomów Stephenson 2-18 może nadal rosnąć i pewnego dnia stać się tzw. żółtym hiperolbrzymem. Na ten moment nie da się oszacować maksymalnej wielkości tej gwiazdy.

Najmniejsza

ZTF J1901+1458

Najmniejsza znana nam gwiazda jest nieznacznie większa od Księżyca. Mowa o białym karle ZTF J1901+1458, który został odkryty w tym roku przez uczonych z California Institute of Technology. Gwiazda znajduje się ok. 130 lat świetlnych od Ziemi.

Białe karły to pozostałości, które pozostają, gdy gwiazdy o małej lub średniej masie wypalą całe swoje paliwo. ZTF J1901+1458 ma promień wynoszący ok. 2100 km, czyli nieco więcej niż Księżyc (1700 km). To jeden z najbardziej niezwykłych białych karłów, jakie znamy, bo większość tego typu gwiazd jest mniej więcej wielkości Ziemi.

Co więcej, przy masie ok. 1,3 razy większej od masy Słońca, J1901+1458 jest również jednym z najmasywniejszych białych karłów, jakie znamy. To nie koniec zaskoczeń – przeprowadzone pomiary wykazały, że gwiazda obraca się z dużą szybkością – mniej więcej raz na siedem minut. To sprawia, że generowane przez nią pole magnetyczne jest ponad miliard razy silniejsze od ziemskiego. Naukowcy twierdzą, że to prawdziwa gwiazda „na krawędzi” – gdyby była masywniejsza, nie byłaby w stanie utrzymać własnego ciężaru, co doprowadziłoby do eksplozji.

Najgorętsza

Wizualizacja układu podwójnego Spica

Dla niektórych może być zaskoczeniem, że najgorętsze gwiazdy we Wszechświecie to niekoniecznie te o największym promieniu czy masie. Wszystko zależy od procesów termojądrowych zachodzących w ich wnętrzach, a tym samym produkowanej energii. Trudno jednoznacznie określić, jaka jest najgorętsza gwiazda w widzialnym Wszechświecie, ale jednym z kandydatów jest gwiazda Spica (Alfa Virginis), położona w gwiazdozbiorze Panny, ok. 262 lata świetlnych od nas.

Z naszej perspektywy, Spica wygląda jak samotna, niebiesko-biała gwiazda w stosunkowo spokojnym regionie nieba. Dokładniejsze badania wykazały, że jest to układ podwójny, czyli składający się z dwóch gwiazd (a może nawet i więcej). Każdy z elementów składowych jest większy i gorętszy od Słońca – oba są oddalone od siebie o „zaledwie” 18 mln km (0,12 j.a., czyli ułamek odległości Ziemi od Słońca). Obiegają wspólny środek ciężkości w ciągu zaledwie czterech dni.

Ponieważ gwiazdy znajdują się tak blisko, nie da się rozróżnić ich jako osobne punkty światła, nawet przy użyciu najbardziej zaawansowanych teleskopów. Dwie gwiazdy Spiki znajdują się tak blisko siebie i orbitują wokół siebie tak szybko, że ich wzajemna grawitacja zniekształca każdą z nich w kształt jajka. Uważa się, że spiczaste końce tych jajowatych gwiazd zwrócone są ku sobie, gdy wirują wokół siebie. Każda z gwiazd ma temperaturę powierzchni ponad 22 000oC – to ponad 4 razy więcej niż Słońce (5500oC). Astronomowie przewidują, że Spica wybuchnie kiedyś jako supernowa.

Najmasywniejsza

Gromada R136, w której znajduje się gwiazda R136a1

Od dobrych już kilku lat, za najmasywniejszą znaną nam gwiazdę uznaje się R136a1, tzw. gwiazdę Wolfa-Rayeta typu widmowego WN. Znajduje się ona w gromadzie R136, w mgławicy 30 Doradus (Tarantula), w Wielkim Obłoku Magellana. Jest to najjaśniejszy region gwiazdotwórczy w naszym galaktycznym sąsiedztwie.

Mimo iż jest to najmasywniejsza znana nam gwiazda, to systematycznie traci masę na skutek emisji wiatru gwiazdowego. Astronomowie przypuszczają, że w momencie powstania mogła mieć masę przekraczającą nawet 320 mas Słońca. Nawet teraz, R136a1 jest ponad 300 razy masywniejsza od naszej gwiazdy, choć jej średnica jest tylko 30 razy większa.

Astronomowie nie mają pewności, co do wieku R136a1. Według badań z 2016 r. (nie ma nic nowszego), R136a1 może mieć zaledwie kilka tysięcy do miliona lat. To by oznaczało, że jest bardzo młoda i wciąż spala wodór w swoim jądrze. A ponieważ jest to gwiazda Wolfa-Rayeta, jest niezwykle gorąca, pełna pierwiastków ciężkich i emitująca silne wiatry gwiazdowe, które mogą osiągać prędkość nawet 9,4 mln km/h. Oczekuje się, że pod koniec swojego życia, R136a1 wyrzuci z siebie tyle gazu, że jej masa wyniesie zaledwie 50 mas Słońca. To wystarczająco, by wybuchnąć jako supernowa.

Najodleglejsza

Ikar

Najodleglejszą znaną nam gwiazdą jest Ikar (oficjalna nazwa to MACS J1149+2223 Lensed Star 1). Została odkryta przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w 2019 r. i od tego czasu jest bezsprzecznym rekordzistą. To dlatego, że im dalej znajduje się dany obiekt, tym trudniej go dostrzec – naukowcy namierzają odległe kwazary i galaktyki, ale w przypadku samotnych gwiazd jest znacznie trudniej.

Gwiazda Ikar, znajdująca się w bardzo odległej galaktyce spiralnej, jest tak daleko, że jej światło potrzebowało dziewięciu miliardów lat, aby dotrzeć do Ziemi. Oglądamy więc ją w takiej postaci, w jakiej znajdowała się, gdy Wszechświat miał około 30% swojego obecnego wieku. W normalnych okolicznościach gwiazda ta byłaby zbyt słaba, aby dostrzec ją nawet za pomocą najpotężniejszych teleskopów. Ikara udało się namierzyć dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu. W przypadku Ikara, soczewką jest gromada galaktyk MACS J1149+2223, oddalona od nas o ok. 5 mld lat świetlnych.