Westerlund 1 – Vintergatans mest massiva kompakt superstjärnehop

Egenskaper och ålder

Hopen upptäcktes av Bengt Westerlund 1961, men förblev länge dåligt studerad på grund av den starka avskärmningen av damm och gas. Moderna infraröda, optiska och röntgenobservationer har gjort det möjligt att kartlägga dess innehåll och egenskaper. Westerlund 1 bildades sannolikt i ett enda intensivt stjärnbildningsutbrott, vilket innebär att dess stjärnor har liknande ålder och kemiska sammansättning. Den uppskattade åldern ligger i storleksordningen några få miljoner år (vanligtvis 3–6 miljoner år).

Massan för hela hopen är osäker men uppskattas till flera tiotusentals upp till omkring 10^5 solmassor, vilket gör den till den mest massiva kompakta unga stjärnhop som är känd i den lokala delen av Vintergatan. På mycket lång sikt kan en sådan massiv, kompakt hop utvecklas dynamiskt och eventuellt få egenskaper som liknar äldre globulärstjärnhopar, men detta är beroende av hur den påverkas av massförluster, interna dynamiska processer och omgivande miljö.

Stjärnpopulation

Westerlund 1 innehåller ett ovanligt stort antal kortlivade, högmassiva och evolverade stjärnor, vilket gör den till ett unikt laboratorium för att studera massiv stjärnutveckling. Bland de återfinns:

• flera extrema superjättar och hyperjättar, bland annat sex gula hypergiganter och fyra röda supergiganter,
• omkring 24 Wolf–Rayet-stjärnor,
• en lysande blå variabel (LBV),
• många OB-superjättar,
• en ovanlig supergigant av typen sgB[e] som kan vara restprodukt efter en nyligen genomförd stjärnfusion eller annan interaktion.

Den rika populationen av massiva stjärnor i olika utvecklingsstadier ger viktiga ledtrådar om massförlust, vindar, binär interaktion och slutstadierna för mycket massiva stjärnor.

Neutronstjärna och röntgenkällor

Röntgenobservationer har avslöjat en märklig röntgenpulsar i Westerlund 1 — en långsamt roterande neutronstjärna som sannolikt är en magnetar. Denna upptäckt visar att extremt massiva stjärnor i hopen kan lämna kvar neutronstjärnor (och inte nödvändigtvis alltid svarta hål) som slutprodukt, vilket i sin tur ger viktiga insikter i sambandet mellan stjärnans ursprungliga massa och dess kollaps. Upptäckten understryker också betydelsen av att studera sådana unga, massiva hoppopulationer för att förstå supernovor, kompaktobjekt och högeffektsstrålning i stjärnbildningsmiljöer (röntgenpulsar, neutronstjärna).

Varför Westerlund 1 är viktig

Förutom att vara hemvist för några av de mest massiva och evolverade stjärnorna i vår galax fungerar Westerlund 1 som en nära och relativt tillgänglig referens för de superstjärnkluster som observeras i andra galaxer. Som ett lokalt exempel på ett superstjärnkluster som är lättare att observera med moderna instrument hjälper det astronomer att tolka observationer av mer avlägsna och svårare att studera system. Genom att kombinera infraröda, optiska och röntgenobservationer kan forskare här undersöka stjärnors slutstadier, massiva stjärnors påverkan på sin omgivning, binära system och initialmassfunktionen i extrema miljöer.

Studiet av Westerlund 1 fortsätter att ge ny kunskap om massiv stjärnutveckling, dynamiken i täta stjärnhopar och bildandet av kompaktobjekt. Fortsatta observationer, särskilt i infrarött och röntgen, samt uppföljningar för att bestämma binäritet och precisa avstånd, är viktiga för att minska osäkerheterna kring dess massa, ålder och framtida utveckling.