Westerlund 1

Westerlund 1
Westerlund 1
	; Kredit: ESO/VPHAS+ Survey/N. Wright
Observationsdata ( J2000 epok )
Rätt uppstigning	16 h 47 m 04,0 s
Deklination	−45° 51′ 04,9″
Distans	3,78 ; +0,56 −0,46 (2,6 – 4,23) kpc
Fysiska egenskaper
Massa	63 000 M ☉
Radie	3,26 ly
Uppskattad ålder	3.50 Myr
Andra beteckningar	Ara Cluster, Westerlund 1, ESO 277-12, C 1644-457, VDBH 197
Föreningar
Konstellation	Ara
	Se även: Öppna kluster , Lista över öppna kluster

Westerlund 1 (förkortat Wd1 , ibland kallad Ara Cluster ) är en kompakt ung superstjärnhop omkring 3,8 kpc (12 000 ly) från jorden. Det tros vara den mest massiva unga stjärnhopen i Vintergatan, och upptäcktes av Bengt Westerlund 1961 men förblev i stort sett ostuderad under många år på grund av hög interstellär absorption i dess riktning. I framtiden kommer den troligen att utvecklas till en klotformig klunga .

Klustret innehåller ett stort antal sällsynta, utvecklade stjärnor med hög massa, inklusive: 6 gula hyperjättar , 4 röda superjättar inklusive Westerlund 1-26 , en av de största kända stjärnorna , 24 Wolf-Rayet-stjärnor , en lysande blå variabel , många OB superjättar , och en ovanlig superjätte sgB[e] stjärna som har föreslagits vara kvarlevan av en nyligen stjärnsammanslagning . Dessutom röntgenobservationer avslöjat närvaron av den anomala röntgenpulsaren CXO J164710.20-455217 , en långsamt roterande neutronstjärna som måste ha bildats från en stamfadersstjärna med hög massa. Westerlund 1 tros ha bildats i en enda skur av stjärnbildning, vilket antyder att de ingående stjärnorna har liknande åldrar och sammansättningar.

superstjärnhop som är lätt att observera som kan hjälpa astronomer att avgöra vad som händer i extragalaktiska superstjärnhopar.

Observationer

Bilder av Westerlund 1: vänster är synligt ljus, med alla stjärnor som verkar röda på grund av interstellär absorption; höger är röntgenvåglängder, med magneten markerad

De ljusstarkaste O7-8V huvudsekvensstjärnorna i Wd1 har V-band fotometriska magnituder runt 20,5, och därför domineras Wd1 vid visuella våglängder av starkt lysande post-Main Sequence stjärnor (V-band magnituder på 14,5–18, absoluta magnituder −7 till −10), tillsammans med mindre ljusstarka post-Main Sequence-stjärnor av ljusklass Ib och II (V-bandsstorlekar på 18–20). På grund av den extremt höga interstellära rodnaden mot Wd1 är den mycket svår att observera i U- och B-banden, och de flesta observationer görs i R- eller I-banden i den röda änden av spektrumet eller i det infraröda spektrumet . Stjärnor i klustret namnges i allmänhet med hjälp av en klassificering som introducerats av Westerlund, även om en separat namnkonvention ofta används för Wolf-Rayet-stjärnorna.

Vid röntgenvåglängder visar Wd1 diffus emission från interstellär gas och punktemission från både högmassa, post-Main Sequence och låg massa, pre-Main Sequence stjärnor. Westerlund 1- magnetaren är den mest lysande röntgenpunktkällan i klustret, med sgB[e]-stjärnan W9, den (förmodade) binära W30a och Wolf–Rayet-stjärnorna WR A och WR B alla starka röntgenkällor. Cirka 50 andra röntgenpunktkällor är förknippade med lysande optiska motsvarigheter. Slutligen, vid radiovåglängder är sgB[e]-stjärnan W9 och de röda superjättarna W20 och W26 starka radiokällor, medan majoriteten av de kalla hyperjättarna och några få OB-superjättar och Wolf-Rayet-stjärnor också detekteras.

Ålder och evolutionärt tillstånd

Konstnärsintryck av magnetaren CXOU J164710.2-455216 i stjärnhopen Westerlund 1 (ESO/L. Calçada)

Åldern för Wd1 uppskattas till 4–5 Myr från jämförelse av populationen av utvecklade stjärnor med modeller av stjärnutveckling . Närvaron av ett betydande antal av både Wolf-Rayet-stjärnor och röda och gula superjättar i Wd1 representerar en stark begränsning av åldern: teorin tyder på att röda superjättar inte kommer att bildas förrän runt 4 Myr eftersom de mest massiva stjärnorna inte går genom en röd superjätte fas, medan Wolf–Rayet-populationen minskar kraftigt efter 5 Myr. Detta åldersintervall överensstämmer i stort sett med infraröda observationer av Wd1 som avslöjar närvaron av sent-O huvudsekvensstjärnor, även om en lägre ålder på cirka 3,5 Myr har föreslagits från observationer av stjärnor med lägre massa i Wd1.

Kometliknande stjärnor i Westerlund 1.

Om Wd1 bildade stjärnor med en typisk initial massfunktion skulle klungan ursprungligen ha innehållit ett betydande antal mycket massiva stjärnor, såsom de som för närvarande observeras i den yngre Arches-hopen . Aktuella uppskattningar av åldern på Wd1 är längre än livstiderna för dessa stjärnor, och stjärnutvecklingsmodeller tyder på att det redan skulle ha funnits 50–150 supernovor i Wd1, med en supernovahastighet på ungefär en per 10 000 år under de senaste miljoner åren. Hittills har dock bara en definitiv supernovarelevant upptäckts - Westerlund 1-magnetaren - och bristen på andra kompakta objekt och binärer med hög massa röntgenstrålar är förbryllande. Ett antal förslag har lagts fram, inklusive höga supernovasparkhastigheter som stör binära system, bildandet av långsamt ansamlande (och därför oupptäckbara) stjärnmasssvarta hål , eller binära system där båda objekten nu är kompakta objekt, men problemet har ännu inte löst.

Eftersom stjärnorna i Westerlund 1 har samma ålder, sammansättning och avstånd, representerar klustret en idealisk miljö för att förstå utvecklingen av massiva stjärnor. Den samtidiga närvaron av stjärnor som utvecklas till och från Main Sequence presenterar ett robust test för stjärnutvecklingsmodeller, som för närvarande inte heller kan förutsäga den observerade fördelningen av Wolf-Rayet-subtyper i Westerlund 1.

Binär fraktion

Ett antal bevis pekar på en hög binär fraktion bland högmassstjärnorna i Wd1. Vissa massiva binärer detekteras direkt genom fotometri och av radiell hastighet , medan många andra härleds genom sekundära egenskaper (som hög röntgenljusstyrka, icke-termiska radiospektra och överskott av infraröd emission) som är typiska för binärer i kolliderande vind. eller dammbildande Wolf–Rayet-stjärnor. Totala binära fraktioner på 70 % för Wolf-Rayet-populationen och över 40 % för OB-superjättarna uppskattas för närvarande, även om båda kan vara ofullständiga.

Medlemmar

Förutom dokumenterade medlemmar av klustret tros den ljusblå variabeln MN44 vara en skenande stjärna som kastades ut från Westerlund 1 för fyra till fem miljoner år sedan.

Beteckning	Rätt uppstigning	Deklination	Objekttyp	Spektral typ	Ljusstyrka ( `L` _☉ )	Temperatur (K)	Radie ( `R` _☉ )
W2a	16 ^h 46 ^m 59,7 ^s	−45° 50′ 51,1 tum	Blå superjätte	O9,5 la - B0,5 la
W4	16 ^h 47 ^m 01.42 ^s	−45° 50′ 37,1 tum	Gul hyperjätte	GO Ia ⁺ - F2 Ia ⁺
W5	16 ^h 47 ^m 02,97 ^s	−45° 50′ 19,5″	Blå superjätte
W6a	16 ^h 47 ^m 04,0 ^s	−45° 50′ 21,0″	Blå superjätte
W7	16 ^h 46 ^m 03,62 ^s	−45° 50′ 14,2″	Blå hyperjätte
W8a	16 ^h 47 ^m 04,79 ^s	−45° 50′ 24,9″	Gul hyperjätte
W8b	16 ^h 47 ^m 04,95 ^s	−45° 50′ 26,7″	Blå superjätte	B1-5Ia
W9	16 ^h 47 ^m 04.14 ^s	−45° 50′ 31,1″	B[e] stjärna	sgB[e]
W12a	16 ^h 47 ^m 02.21 ^s	−45° 50′ 58,8 tum	Gul hyperjätte
W13	16 ^h 47 ^m 06.45 ^s	−45° 50′ 26,0″	Förmörkande binär	B0.5 la ⁺ + OB
W16a	16 ^h 47 ^m 06,61 ^s	−45° 50′ 42,1 tum	Gul hyperjätte
W20	16 ^h 47 ^m 04.70 ^s	−45° 51′ 23,8″	Röd superjätte		126 000	3 500	965
W26	16 ^h 47 ^m 05.40 ^s	−45° 50′ 36,5 tum	Röd superjätte	M2-6Ia	380 000 - 1 100 000	3 600 - 3 700	1,530-2,550,1,165-1,221
W32	16 ^h 47 ^m 03,67 ^s	−45° 50′ 43,5 tum	Gul hyperjätte
W33	16 ^h 47 ^m 04.12 ^s	−45° 50′ 48,3 tum	Blå hyperjätte
W36	16 ^h 47 ^m 05.08 ^s	−45° 50′ 55,1 tum	Förmörkande binär	06.5III + 09.5 IV	275 000 + 89 000	12,69 + 10,46
W75	16 ^h 47 ^m 08,93 ^s	−45° 49′ 58,4″	Röd superjätte		68 000	3 600	668
W237	16 ^h 47 ^m 03.09 ^s	−45° 52′ 18,8″	Röd superjätte		234 000	3 600	1 245
W243	16 ^h 47 ^m 07.55 ^s	−45° 52′ 28,5 tum	Lysande blå variabel	LBV
W265	16 ^h 47 ^m 06.26 ^s	−45° 49′ 23,7″	Gul hyperjätte
WR 77a	16 ^h 46 ^m 55,4 ^s	−45° 51′ 34″	Wolf–Rayet stjärna	WN6-7
WR 77aa	16 ^h 46 ^m 46,3 ^s	−45° 47′ 58″	Wolf–Rayet stjärna	WC9d
WR 77b	16 ^h 46 ^m 59,9 ^s	−45° 55′ 26″	Wolf–Rayet stjärna	WC8
WR 77c	16 ^h 47 ^m 00,89 ^s	−45° 51′ 20,9″	Wolf–Rayet stjärna	WNL
WR 77d, W57c	16 ^h 47 ^m 01,5 ^s	−45° 51′ 45″	Wolf–Rayet stjärna	WN8
WR 77e	16 ^h 47 ^m 01,67 ^s	−45° 51′ 19,9″	Wolf–Rayet stjärna	WN6-8
WR 77f, W5	16 ^h 47 ^m 02,97 ^s	−45° 50′ 19,5″	Wolf–Rayet stjärna	WNVL
WR 77g	16 ^h 47 ^m 03,1 ^s	−45° 50′ 43″	Wolf–Rayet stjärna	WC7
WR 77h, W66	16 ^h 47 ^m 04,0 ^s	−45° 51′ 37,5 tum	Wolf–Rayet stjärna	WC9
WR 77i	16 ^h 47 ^m 04.02 ^s	−45° 51′ 25,2″	Wolf–Rayet stjärna	WN6-8
WR 77j, W44	16 ^h 47 ^m 04.20 ^s	−45° 51′ 07,0″	Wolf–Rayet stjärna	WN9
WR 77k	16 ^h 47 ^m 04,1 ^s	−45° 51′ 20,0″	Wolf–Rayet stjärna	WC9
WR 77l	16 ^h 47 ^m 04.40 ^s	−45° 51′ 03,8″	Wolf–Rayet stjärna	WC8.5
WR 77m, W239	16 ^h 47 ^m 05.21 ^s	−45° 52′ 25,0″	Wolf–Rayet stjärna	WC9
WR 77n	16 ^h 47 ^m 05.35 ^s	−45° 51′ 05,0″	Wolf–Rayet stjärna	WN8 (osäkert)
WR 77o, W14c	16 ^h 47 ^m 06,0 ^s	−45° 15′ 22″	Wolf–Rayet stjärna	WN7o
WR 77p, W241	16 ^h 47 ^m 06.06 ^s	−45° 52′ 08,3″	Wolf–Rayet stjärna	WC9
WR 77q	16 ^h 47 ^m 06.24 ^s	−45° 51′ 26,5 tum	Wolf–Rayet stjärna	WN6-8
WR 77r	16 ^h 47 ^m 07,6 ^s	−45° 52′ 36″	Wolf–Rayet stjärna	WN6
WR 77s, W72	16 ^h 47 ^m 08.32 ^s	−45° 50′ 45,5 tum	Wolf–Rayet stjärna	WN6o
WR 77sa	16 ^h 47 ^m 07.58 ^s	−45° 49′ 22,2″	Wolf–Rayet stjärna	WN6h
WR 77sb	16 ^h 47 ^m 07,66 ^s	−45° 52′ 35,9″	Wolf–Rayet stjärna	WN6o
WR 77sc, W72	16 ^h 47 ^m 08.32 ^s	−45° 50′ 45,5 tum	Wolf–Rayet stjärna	WN7b
WR 77sd	16 ^h 47 ^m 14,1 ^s	−45° 48′ 32″	Wolf–Rayet stjärna	WN4-5
CXOU J164710.2-455216	16 ^h 47 ^m 10,18 ^s	−45° 52′ 16,7″	anomal röntgenpulsar

externa länkar

Westerlund 1
Kredit: ESO/VPHAS+ Survey/N. Wright
Observationsdata ( J2000 epok )
Rätt uppstigning	16 ^h 47 ^m 04,0 ^s
Deklination	−45° 51′ 04,9″
Distans	3,78 +0,56 −0,46 (2,6 – 4,23) kpc
Fysiska egenskaper
Massa	63 000 `M` _☉
Radie	3,26 ly
Uppskattad ålder	3.50 Myr
Andra beteckningar	Ara Cluster, Westerlund 1, ESO 277-12, C 1644-457, VDBH 197
Föreningar
Konstellation	Ara
Se även: Öppna kluster , Lista över öppna kluster