Er gebeurt iets raars in een nabijgelegen stellaire kinderkamer. Een embryonale ster geeft een gezonde gloed af? In röntgenstralen. Net als een vroegrijp kind is de zich ontwikkelende ster (protostar) veel te jong voor dat soort gedrag.
Nieuwe sterren worden geboren wanneer een wolk van stof en gas in de interstellaire ruimte onder zijn eigen zwaartekracht instort, dachten we tenminste. Het vreemde gedrag van deze protoster onthult dat iets anders de zwaartekracht kan helpen om een hoop gas en stof in een ster te veranderen.
Wetenschappers zijn door een stoffige stellaire kinderkamer gestoken om het vroegste en meest gedetailleerde beeld te krijgen van een instortende gaswolk die verandert in een ster, analoog aan de eerste echo van een baby.
De waarneming, voornamelijk gemaakt met het XMM-Newton-observatorium van de European Space Agency, suggereert dat een niet-gerealiseerd, energetisch proces - waarschijnlijk gerelateerd aan magnetische velden - het oppervlak van de wolkenkern oververhit, waardoor de wolk steeds dichter bij een ster wordt.
De waarneming markeert de eerste duidelijke detectie van röntgenstralen van een ontluikende maar ijskoude voorloper van een ster, een protoster van klasse 0 genoemd, veel eerder in de evolutie van een ster dan de meeste experts op dit gebied voor mogelijk hielden. Röntgenstralen worden in de ruimte geproduceerd door processen die veel energie en warmte afgeven. De verrassende detectie van röntgenstralen van zo'n koud object laat zien dat materie 10 keer sneller naar de protostar-kern valt dan alleen door de zwaartekracht wordt verwacht.
"We zien stervorming in zijn embryonale stadium", zegt Dr. Kenji Hamaguchi, een door NASA gefinancierde onderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., Hoofdauteur van een rapport in The Astrophysical Journal. “Eerdere waarnemingen hebben de vorm van dergelijke gaswolken vastgelegd, maar hebben nooit naar binnen kunnen turen. De vroege detectie van röntgenstralen geeft aan dat alleen de zwaartekracht niet de enige kracht is die jonge sterren vormt. ”
Ondersteunende gegevens kwamen van NASA's Chandra X-ray Observatory, de Japanse Subaru-telescoop op Hawaï en de University of Hawaii 88-inch telescoop.
Het team van Hamaguchi ontdekte röntgenstralen van een klasse 0-protoster in het stervormingsgebied R Corona Australis, ongeveer 500 lichtjaar van de aarde.
Klasse 0 is de jongste klasse van protostellaire objecten, ongeveer 10.000 tot 100.000 jaar in het assimilatieproces. De wolkentemperatuur is ongeveer 400 graden onder nul Fahrenheit (min 240 Celsius). Na een paar miljoen jaar ontbrandt kernfusie in het midden van de instortende protostellaire wolk en wordt een nieuwe ster gevormd.
Het team speculeert dat magnetische velden in de draaiende protostar-kern de binnenkomende materie versnellen tot hoge snelheden, waardoor hoge temperaturen en röntgenstralen ontstaan. Deze röntgenstralen kunnen het stoffige gebied binnendringen om de kern te onthullen.
"Dit is geen zachte vrije val van gas", zegt Dr. Michael Corcoran van NASA Goddard, een co-auteur van het rapport. “De röntgenstraling laat zien dat krachten materie lijken te versnellen tot hoge snelheden, waarbij de gebieden van deze koude gaswolk worden verwarmd tot 100 miljoen graden Fahrenheit. De röntgenstraling van de kern geeft ons een venster om de verborgen processen te onderzoeken waarbij koude gaswolken instorten tot sterren. '
Hamaguchi vergeleek de generatie van röntgenstralen in de protoster van klasse 0 met wat er gebeurt tijdens zonnevlammen op onze zon. Het zonne-oppervlak heeft veel magnetische lussen, die soms in de war raken en grote hoeveelheden energie afgeven. Deze energie kan elektrisch geladen deeltjes (elektronen en geïoniseerde atomen) versnellen tot snelheden van 7 miljoen mijl per uur. De deeltjes slaan tegen het zonnepaneel en creëren röntgenstralen. Evenzo kunnen verwarde magnetische velden verantwoordelijk zijn voor röntgenstralen die worden waargenomen door Hamaguchi en zijn medewerkers.
De detectie van magnetische velden van een extreem jonge Klasse 0-protoster vormt een cruciale schakel in het begrijpen van het stervormingsproces, omdat wordt aangenomen dat magnetische veldlussen een cruciale rol spelen bij het matigen van de instorting van de wolk. Alleen elektrisch geladen deeltjes, ionen genoemd, reageren op magnetische velden. De wetenschappers weten niet precies waar de magnetische velden of ionen vandaan komen. Röntgenstralen zullen echter atomen ioniseren, waardoor meer ionen worden aangemaakt die door magnetische activiteit worden versneld en meer röntgenstralen ontstaan.
Het team gebruikte XMM-Newton vanwege het krachtige vermogen om licht te verzamelen, noodzakelijk voor dit type waarneming waarbij zo weinig röntgenstralen het stoffige gebied binnendringen, en het voortreffelijke oplossend vermogen van Chandra om de röntgenbronpositie te bepalen. Het team gebruikte de infrarode Subaru-telescoop om de leeftijd van de protoster te bepalen.
"De leeftijd is gebaseerd op een goed ingeburgerde spectra of kenmerken van infrarood licht, aangezien de protoster zich in de loop van een miljoen jaar ontwikkelt", zegt Ko Nedachi, een doctoraatsstudent aan de Universiteit van Tokyo die de Subaru leidde observatie.
Het wetenschapsteam omvat ook Drs. Rob Petre en Nicholas White van NASA Goddard, Dr. Beate Stelzer van de Sterrenwacht in Palermo, Italië, en Dr. Naoto Kobayashi van de Universiteit van Tokyo. Kenji Hamaguchi wordt gefinancierd via de National Research Council; Michael Corcoran wordt gefinancierd door Universities Space Research Association.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
