Astrofizycy z chińskiego Uniwersytetu Nankińskiego oraz niemieckiego Uniwersytetu w Bonn przyjrzeli się procesom powstawania gwiazd w gromadach. Gdy w galaktyce rodzą się nowe gwiazdy, zwykle następuje to w gromadach wewnątrz olbrzymich obłoków gazu. Gwiazdy te mogą mieć różne masy i jasności.

Jak tłumaczy jeden z autorów badań, prof. Pavel Kroupa, pomiędzy powstawaniem gwiazd w małych i wielkich galaktykach występują jednak różnice. Jeżeli mamy do czynienia z galaktyką karłowatą, jej całkowita masa jest względnie mała i nie wyprodukuje ekstremalnie masywnych gwiazd. Z kolei bardzo masywne galaktyki eliptyczne we wczesnych etapach ewolucji Wszechświata tworzyły po 10 miliardów gwiazd w zaledwie 10 milionów lat, w tym miliony niezwykle jasnych, masywnych gwiazd.

Gdy przejdziemy poziom niżej, czyli do gromad gwiazd występujących w galaktykach, to można się zastanawiać, czy masy rodzących się indywidualnych gwiazd to kwestia przypadku. To założenie przetestowali w 2006 roku prof. Kroupa i jego doktorant Carsten Weidner. Okazało się, że masa najbardziej masywnych gwiazd jest zależna od masy całej gromady gwiazd.

Na podstawie tej zależności opracowano koncepcję nazwaną próbkowaniem optymalnym, dzięki której można obliczyć rozkład gwiazd w młodej populacji tych obiektów. Gdy gwiazdy formują się z obłoku gazowego, ich masy nie są ustalane losowo, tylko podążają za precyzyjnym porządkiem, w którym nie ma miejsca na statystyczne fluktuacje – uważa prof. Kroupa. Naukowiec podkreśla, że taka sytuacja może zachodzić tylko, jeżeli proces formowania się gwiazd jest samoregulujący.

Do tej pory nie był dobrego wytłumaczenia dla tej samoregulacji. W nowych badaniach udało się użyć tzw. entropii Shannon, znanej też jako entropia informacji. Jest to miara niepewności lub losowości informacji do opracowania podejścia, w którym gromada gwiazd rozwija się według zasady szczególnie efektywnego rozkładu masy. Dla gromady realizuje taki scenariusz rozkładu masy, który jest najmniej zależy od szczegółów mikroskopowych, a najbardziej naturalny dla dużych skal.

Przy takim podejściu znacznie upraszczają się obliczenia. Wystarczy bowiem znać masę populacji gwiazd, aby ustalić, jakie rodzaje i jak wiele z nich utworzy się w gromadzie. W efekcie tego odkrycia trzeba będzie przemyśleć modele ewolucji galaktyk.

W przeciwieństwie do wcześniejszych teorii, małe galaktyki karłowate nie wytwarzają żadnych gwiazd masywnych. Ma to fundamentalny wpływ na teorie obiegu materii we Wszechświecie.

Wyniki badań opublikowano w „Research in Astronomy and Astrophysics”. Piewszą autorką pracy jest Eda Gjergo z Uniwersytetu Nankińskiego w Chinach. (PAP)

cza/ zan/