Największa gwiazda w kosmosie pomieściłaby w sobie większość Układu Słonecznego. Czym jest Stephenson 2-18?

W tym artykule:

1. Największe gwiazdy w kosmosie
2. Gromada Stephenson-2
3. Stephenson 2-18 – największa gwiazda
4. Górna granica rozmiaru gwiazd
5. Odkrycie największej gwiazdy
6. Przyszłość największej gwiazdy

Chociaż nam, Ziemianom, trudno jest wyobrazić sobie wielkość Słońca, to największe znane gwiazdy są tak olbrzymie, że zajęłyby niemal całą przestrzeń Układu Słonecznego. Zupełnie, jak znajdująca się w gwiazdozbiorze Cefeusza gwiazda Granat – czerwony nadolbrzym odległy od nas o około 5 tys. lat świetlnych. Gdyby umieścić ją w naszym układzie planetarnym zamiast Słońca, sięgałaby do orbity Jowisza.

Największe gwiazdy w kosmosie

Wysokie miejsce na liście największych gwiazd zajmują też VY Canis Majoris z gwiazdozbioru Wielkiego Psa i UY Scuti z gwiazdozbioru Tarczy. Canis Majoris jest czerwonym hiperolbrzymem, znajdującym się około 4900 lat świetlnych od Ziemi. Ma masę około 30–40 mas Słońca. Umieszczona po środku Układu Słonecznego gwiazda swoją powierzchnią przecięłaby orbitę Marsa lub Jowisza.

Natomiast UY Scuti, która przez szereg lat uznawana była za największą gwiazdę w widzialnym Wszechświecie, to czerwony nadolbrzym, którego szacowany promień wynosi 941 promieni Słońca. A chociaż gwiazdy te są olbrzymie, to jeszcze większe można znaleźć w tzw. Gromadzie Stephenson-2.

Gromada Stephenson-2

Gromada Stephenson-2 jest niedostępna dla nas w świetle widzialnym. Mimo tego jest to jedna z najjaśniejszych, najmasywniejszych i najmłodszych znanych nam gromad gwiazd. Składa się z 40 nadolbrzymów i tzw. hiperolbrzymów. Czyli młodych gwiazd, których wiek szacuje się na 10 do 20 milionów lat. Gromada znajduje się 20 tysięcy lat świetlnych od nas. Na mapie naszej Galaktyki widnieje u nasady Tarczy Centaura, konkretnie w miejscu, w którym łączy się ona z poprzeczką naszej Galaktyki.

Wielki Obłok Magellana i Mały Obłok Magellana. „Astronomiczna linijka” Wszechświata

Na nocnym, południowym niebie, wyglądają jak dwa obłoczki oderwane od łuku Drogi Mlecznej. To dwie galaktyki karłowate – Wielki Obłok Magellana i Mały Obłok Magellana. Pozwalają naukowc...

Skoro gromada Stephenson-2 składa się z ogromnych, a co za tym idzie bardzo jasnych gwiazd, to dlaczego udało się ją zaobserwować dopiero w podczerwieni, a nie w świetle widzialnym? Jest tak dlatego, że przesłania ją pył z ramion spiralnych naszej Galaktyki.

Stephenson 2-18 – największa gwiazda

Gwiazda, która obecnie dzierży miano największej, czyli Stephenson 2-18, jest nieco oddalona od gromady Stephenson 2. Niektórzy astronomowie są zdania, że nie należy już do gromady.

Stephenson 2-18 jest czerwonym hiperolbrzymem o typie widmowym M6. Jego średnica równa się 2150 średnicom naszego Słońca, a szacowana jasność to 440 tysięcy jasności Słońca. Jest to również jedna z najjaśniejszych gwiazd w Drodze Mlecznej i jeden z najjaśniejszych czerwonych nadolbrzymów. Temperatura Stephensona 2-18 to niemal trzy tysiące stopni Celsjusza.

Gdyby umieścić ją w centrum naszego układu planetarnego, zajmowałaby przestrzeń aż do orbity Saturna. A chociaż jest olbrzymia, to jej gęstość jest ekstremalnie mała. Stephenson 2-18 ma masę zaledwie kilkudziesięciu naszych Słońc. Właściwości gwiazd zostały uzyskane w badaniu z 2012 roku, w którym wykorzystano Australia Telescope Compact Array (ATCA) i tzw. model DUSTY.

Ten nadolbrzym zajmuje prawy górny róg diagramu Hertzsprunga-Russella (HR). Diagram ten pokazuje zależność między jasnością gwiazd a temperaturami efektywnymi. Najjaśniejsze gwiazdy znajdują się w górnej części diagramu, podczas gdy najchłodniejsze pojawiają się po jego prawej stronie.

Górna granica rozmiaru gwiazd

Stephenson 2-18 ma szacowany promień 2150 promieni słonecznych. Rozmiar gwiazdy odpowiada objętości około 49 miliardów razy większej niż Słońce. Jedynymi dwiema gwiazdami, które mogą zbliżyć się do tego rozmiaru, są MY Cephei w gwiazdozbiorze Cefeusza o promieniu 910–1134 promieni Słońca oraz WY Velorum w Żaglu o promieniu 2061 promieni Słońca.

Przy szacowanym promieniu Stephenson 2-18, ukończenie trasy wokół powierzchni gwiazdy z prędkością światła zajęłoby prawie 9 godzin. Dla porównania, odbycie tej samej podróży wokół Słońca zajęłoby tylko 14,5 sekundy.

Co ciekawe, tak ogromny promień Stephensona 2-18 jest większy niż przewiduje to obecna teoria ewolucji gwiazd. Teoretyczna granica wielkości gwiazd w Drodze Mlecznej wynosi około 1500 promieni Słońca. Uważa się, że gwiazdy większe niż ta nie powstają, bo byłyby zbyt niestabilne.

Przez wiele lat istniała nawet teoria, że gwiazdy nie mogą być większe niż 20 mas Słońca. Jednak naukowcy byli zdumieni, gdy zaobserwowali gwiazdy, które były znacznie większe, niektóre nawet 120 razy większe niż masa Słońca. Nie miało to sensu, biorąc pod uwagę to, co wiadomo było wówczas na temat równowagi ciśnień podczas formowania się gwiazd. Jednak jest inne wyjaśnienie.

To jedna z najbardziej masywnych czarnych dziur znanych nauce. Została odkryta dzięki dziwnemu zjawisku

Zespół astronomów odkrył jedną z największych czarnych dziur, jakie kiedykolwiek znaleziono. Wykorzystał w tym celu zjawisko zwane soczewkowaniem grawitacyjnym.

Dzięki symulacjom komputerowym i obserwacjom innych gwiazd naukowcy odkryli, że istniały obszary, w których obłok gazu był przyciągany w celu wzrostu i rozszerzania gwiazdy. Tymczasem inne obszary działały jako zawory, wyrzucając ogromne ilości promieniowania elektromagnetycznego. Zasadniczo ten sam proces akrecji, którego używają gwiazdy o małej masie, był również w stanie uformować gwiazdy o dużej masie. W niektórych przypadkach uważa się, że mniejsze gwiazdy mogą powstawać w pobliżu gwiazd o dużej masie i zderzać się z większymi sąsiadami, przyspieszając ten proces wzrostu gwiazd.

Przyjęta górna granica masy gwiazdy wynosi około 300 M, czyli 300 mas Słońca. Tak wielkie gwiazdy to nadolbrzymy, które występują w wielu odmianach. Żyją krótko. Mają tendencję do przekształcania się w supernową i pozostawiania za sobą czarnych dziur.

Za to hiperolbrzymy to gwiazdy, które teoretycznie nie powinny istnieć. Podobnie jak w przypadku nadolbrzymów, ich życie jest bardzo krótkie. Podczas gdy najmniejsze czerwone karły teoretycznie mogą nadal płonąć przez biliony lat, hiperolbrzymy eksplodują w dramatyczny sposób już po kilku milionach. Czyli w mgnieniu oka w kategoriach kosmicznych.

Ale nie ma jednoznacznego równania, które określa, jak duża może być gwiazda. Zależy to nie tylko od jej masy, ale także od składu, historii ewolucyjnej i siły wiatru gwiazdowego. W przypadku olbrzymich gwiazd, takich jak UY Scuti, zewnętrzna atmosfera może nadal nadymać się i rosnąć zasadniczo bez ograniczeń. Ale w pewnym momencie rozproszony gaz z zewnętrznych warstw łączy się z ośrodkiem międzygwiazdowym i nie może być tak naprawdę uważany za powierzchnię gwiazdy.

Odkrycie największej gwiazdy

Gromada otwarta Stephenson 2 jest jedną z najbardziej masywnych gromad w Drodze Mlecznej. Po raz pierwszy zauważył ją amerykański astronom Charles Bruce Stephenson, który poinformował o odkryciu „dziesięciu słabych, poczerwieniałych pyłowo gwiazd, z których kilka jest prawdopodobnymi nadolbrzymami typu M, w obszarze nieba o wymiarach 1,5 x 3 minuty kątowe”. Jego badania zostały opublikowane w czerwcu 1990 roku w „The Astronomical Journal”.

Stephenson odkrył gromadę podczas przeglądu w podczerwieni północnej Drogi Mlecznej za pomocą Teleskopu Burrella Schmidta z Warner and Swasey Observatory. Oszacował odległość od gromady na 30 kiloparseków (98 000 lat świetlnych) w oparciu o założenie, że wszystkie gwiazdy są czerwonymi nadolbrzymami. Obecnie uważa się, że Stephenson 2-18 znajduje się około 18 900 lat świetlnych stąd, w podobnej odległości, jak gromada. Jednak wciąż istnieją niepewności co do przynależności tej gwiazdy do gromady.

Badanie z 2012 roku donosiło o około 80 czerwonych nadolbrzymach, pojawiających się w tej samej linii wzroku co Stephenson 2 (RSGC2). 40 z nich miało prędkości radialne wskazujące, że są członkami gromady. Gromada ma szacowaną masę między 30 000 a 50 000 mas Słońca i fizyczny promień około 4 parseków, czyli 13 lat świetlnych.

Jeszcze w tym wieku Betelgeza zakończy życie. To będzie potężna supernowa

Nieco ponad 650 lat świetlnych od Ziemi umiera Betelgeza. Najświeższe prognozy dają słynnemu nadolbrzymowi zaledwie kilka dekad, zanim zapadnie się w ostatnim błysku chwały.

Uważa się, że gromada znajduje się na przecięciu północnego krańca poprzeczki Drogi Mlecznej i wewnętrznego obszaru ramienia Scutum-Centaurus. Czyli jednego z dwóch głównych ramion spiralnych naszej Galaktyki (drugim jest ramię Perseusza).

Stephenson 2 jest jedną z kilku masywnych gromad otwartych zawierających wiele czerwonych nadolbrzymów znajdujących się w gwiazdozbiorze Tarczy. To gwiazdozbiór nazwany na cześć polskiego króla i zwycięzcy spod Wiednia – Jana III Sobieskiego. Uczynił to nie kto inny, tylko sam Jan Heweliusz.

Przyszłość największej gwiazdy

Gromady RSGC2 (Stephenson 2) i RSGC1 zawierają około 20 proc. wszystkich znanych czerwonych nadolbrzymów w Drodze Mlecznej. Są częstym celem obserwacji ewolucji przed supernową.

Stephenson 2-18 niedługo się zmieni. Tak wielkie gwiazdy szybko tracą masę. Badania wykazały, że gigant jest na krawędzi wyrzucenia swoich zewnętrznych warstw. Wówczas zmieni się w tzw. gwiazdę jasną niebieską zmienną (LBV) lub gwiazdę Wolfa-Rayeta (gwiazda WR). Ale do tego czasu może się okazać, że nasze teleskopy odnajdą kolejnego kosmicznego giganta.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.