Een illustratie van een kunstenaar van een circumstellaire schijf rond een massieve ster. Afbeelding tegoed: NAOJ Klik om te vergroten
Een internationale groep astronomen heeft de Coronagraphic Imager for Adaptive Optics (CIAO) op de Subaru-telescoop in Hawai'i gebruikt om zeer scherpe nabij-infrarood gepolariseerde lichtbeelden te verkrijgen van de geboorteplaats van een enorme proto-ster die bekend staat als de Becklin-Neugebauer (BN) object op een afstand van 1500 lichtjaar van de zon. De beelden van de groep leidden tot de ontdekking van een schijf rond deze nieuw gevormde ster. Deze bevinding, gedetailleerd beschreven in het nummer van 1 september van Nature, verdiept ons begrip van hoe zware sterren ontstaan.
De onderzoeksgroep, waaronder astronomen van het Purple Mountain Observatory, China, National Astronomical Observatories of Japan en University of Hertfordshire, UK, verkende de regio dichtbij het Becklin-Neugebauer-object en analyseerde hoe infrarood licht wordt beïnvloed door stof. Om dit te doen, namen ze een gepolariseerd lichtbeeld van het object met een golflengte van 1,6 micrometer (de H-band van infrarood licht). Afbeeldingen van de helderheid van het object laten gewoon een cirkelvormige lichtverdeling zien. Een afbeelding van de polarisatie van het licht laat echter een vlindervorm zien die details onthult die niet op te sporen zijn door alleen naar de helderheidsverdeling te kijken. Om de omgeving rond de ster te begrijpen en wat de vlindervorm inhoudt, creëerden de astronomen een computermodel ter vergelijking, samen met een schema van stervorming. Deze modellen laten zien dat de vlindervorm de handtekening is van een schijf en een uitstroomstructuur nabij de pasgeboren ster.
Deze ontdekking is het meest concrete bewijs voor een schijf rond een massieve jonge ster en laat zien dat massieve sterren zoals het BN-object (dat ongeveer zeven keer de massa van de zon is) op dezelfde manier vormen als sterren met een lagere massa zoals de zon.
Er zijn twee hoofdtheorieën die de vorming van zware sterren verklaren. De eerste stelt dat zware sterren het resultaat zijn van de fusies van verschillende lichte sterren. De tweede zegt dat ze worden gevormd door instorting van de zwaartekracht en massa-accretie in circumstellaire schijven. Sterren met een lagere massa zoals de zon hebben zich waarschijnlijk gevormd via de tweede methode. De ineenstortingsacretietheorie veronderstelt dat een systeem een ster heeft die geassocieerd is met een bipolaire uitstroom, een circumstellaire schijf en een envelop, terwijl de fusietheorie dat niet heeft. De aanwezigheid of afwezigheid van dergelijke structuren kan onderscheid maken tussen de twee formatiescenario's.
Tot voor kort was er weinig direct observationeel bewijs ter ondersteuning van beide theorie van de vorming van massieve sterren. Dit komt omdat, in tegenstelling tot sterren met een lagere massa, nieuw gevormde massieve sterren zo zeldzaam en zo ver van ons verwijderd zijn dat ze moeilijk te observeren waren. Grote telescopen en adaptieve optiek, die de beeldscherpte enorm verbeteren, maken het nu mogelijk om deze objecten met ongekende helderheid te observeren. Infraroodpolarimetrie met hoge resolutie is een bijzonder krachtig hulpmiddel om de omgeving te onderzoeken die verborgen is achter de heldere gloed van een massieve ster.
Polarisatie - de richting waarin lichtgolven oscilleren terwijl ze wegstromen van een object - is een belangrijk kenmerk van straling. Zonlicht heeft niet de geprefereerde oscillatierichting, maar kan wel gepolariseerd raken als het wordt verstrooid door de atmosfeer van de aarde of na weerkaatsing op het wateroppervlak. Een vergelijkbare actie vindt plaats in een circumstellaire wolk rond een pasgeboren ster. De ster verlicht zijn omgeving - de circumstellaire schijf, de omhulling en de spouwmuren gevormd door de uitstroomstromen. Het licht kan vrij door de holte reizen en vervolgens weerkaatsen op de muren. Dit gereflecteerde licht wordt sterk gepolariseerd. Daarentegen zijn de schijf en de envelop relatief ondoorzichtig voor licht. Dit vermindert de polarisatie van licht afkomstig uit die regio's.
Het succes van de groep bij het detecteren van bewijs voor een schijf en uitstroom rond het BN-object door middel van infraroodpolarimetrie met hoge resolutie suggereert dat dezelfde techniek kan worden toegepast op andere vormende sterren. Dit zou astronomen in staat stellen om een uitgebreide observatiebeschrijving te krijgen van de vorming van zware sterren die meer dan tien keer de massa van de zon bedragen.
Oorspronkelijke bron: NAOJ-persbericht
