Orionnebulosan är ett av de mest observerade och fotograferade objekten på natthimlen. På ett avstånd av 1350 ljusår bort är det den närmaste aktiva stjärnbildande regionen till jorden.
Denna diffusa nebulosa är också känd som M42 och har studerats intensivt av astronomer i många år. Från det har astronomer lärt sig mycket om stjärnbildning, planetsystembildning och andra berggrundsämnen inom astronomi och astrofysik. Nu har en ny upptäckt gjorts som går emot den etablerade teorin: stjärnvindar från nybildade massiva stjärnor kan hindra andra stjärnor från att bildas i deras närhet. De spelar också en mycket större roll i stjärnbildningen och i galaxens evolution, än man tidigare trott.
Orionnebulosan är ganska lätt att se. Om du kan se stjärnbilden Orion, så tittar du på nebulosan utan att verkligen försöka. Beroende på var du bor kan du använda en kikare eller ett litet teleskop för att se det. Genom ett teleskop ser det ut som ett grått moln.
Konstellationen Orion. Orionnebulosan visas som en gråaktig fläck nära den nedre mitten av denna bild. Bildkredit: Av Skatebiker på engelska Wikipedia – Överförd från en.wikipedia till Commons av Sreejithk2000 med CommonsHelper., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14969173
Men kraftfullare instrument avslöjar all komplexitet inuti nebulosan. Det är ett bra exempel på en stellar plantskola, en plats där unga stjärnor föds i ett gasmoln som kallas en molekylärt moln . Runt dessa unga stjärnor finns unga protoplanetära skivor, platser där planeter som vår kan bildas just nu.
När dessa unga stjärnor föds och bryter samman i fusion driver de ut en stjärnvind. Denna nya studie visar att denna stjärnvind spelar en större roll än man tidigare trott.
Studien publiceras i tidskriften Nature, och leds av Cornelia Pabst, en Ph.D. student vid universitetet i Leiden i Nederländerna och huvudförfattaren på tidningen. I pappret , beskriver författarna hur nybildade stjärnor hämmar bildandet av andra stjärnor i en process som kallas 'stjärnåterkoppling'.
Nuvarande tänkande säger att supernovor kan dominera stjärnbildningsprocessen. Massiva supernovaexplosioner skickar kraftfulla chockvågor genom molekylära moln, och detta skapar täta koncentrationer av gas som sedan fortsätter att bilda stjärnor. Även om det fortfarande är sant, ser det ut som att fantastisk feedback från nya stjärnor också kan forma processen.
Forskningen är baserad på NASA:s arbete Stratosfärobservatorium för infraröd astronomi (SOFIA.) SOFIA är ett flygande observatorium i en skräddarsydd Boeing 747. SOFIA har ett tyskt instrument ombord som heter GREAT, eller German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequency.
De fantastiska, formade gasmolnen i Orionnebulosan gör den vacker, men gör den också svår att se inuti. Den här bilden av Orionnebulosan togs av Hubble-teleskopet. Bild: NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA) och Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team
Orionnebulosan är ett objekt av stor astronomisk skönhet, men den skönheten är det som gör det svårt att se in i den. De där gasmolnen som ser så tillfälliga och vackra ut gör konstiga saker att tända. STORT gjorde det möjligt för astronomer att titta in i Orionnebulosan med ökad klarhet och att i detalj observera den nybildade stjärnan Theta1 Orionis C (01 Ori C).
Vad de fann är att stjärnvinden från 01 Ori C skär en bubbla runt sig själv, vilket i huvudsak blåser bort all gas från sig själv, vilket förhindrar att några nya stjärnor bildas.
'Astronomer använder GREAT som en polis använder en radarpistol.'
Alexander Tielens, Leiden Observatory, senior forskare på papper.
'Vinden är ansvarig för att blåsa en enorm bubbla runt de centrala stjärnorna,' förklarade Pabst. 'Det stör födelsemolnet och förhindrar födelsen av nya stjärnor.'
Eftersom SOFIA gör sin vetenskap från höjden flyger den över 99 % av vattenångan i jordens atmosfär. Det, i kombination med känsligheten hos GREAT-instrumentet, gör det till en kraftfull dåre för att titta på 01 Ori C. Teamet bakom tidningen kombinerade GREAT data med data från Herschel och Spitzer rymdobservatorier för att få sina resultat.
De kunde bestämma hastigheten på gasen som skapar bubblan och spåra dess tillväxt och ursprung. 'Astronomer använder GREAT som en polis använder en radarpistol,' förklarade Alexander Tielens, en astronom vid Leiden Observatory och en senior forskare på tidningen. 'Radaren studsar från din bil och signalen talar om för polisen om du kör fort.'
Den här grafiken från studien hjälper till att förklara resultaten. 01 Ori C är medlem i Trapezium Cluster. De svarta pilarna representerar den snabba stjärnvinden som drivs ut från stjärnan. Det gula representerar plasmabubblan, som är gas som svepts upp av stjärnvinden och skapar vad de kallar Veil-bubblan, i rött. Observera att bubblan inte expanderar lika åt alla håll. Det blå OMC-1-området är tät gas i Orion Molecular Core, för tät för att formas av stjärnvinden från den unga stjärnan. Bildkredit: Pabst et. al., 2019.
Processen kallas 'stjärnåterkoppling' på grund av hur bubblan interagerar med gasen runt den. Som bilden ovan visar lämnar vinden (svarta pilar) stjärnan i alla riktningar. Men när den träffar den täta OMC-1-regionen, till höger på bilden, finns det pushback från andra unga stjärnor, märkta BN/KL i grafiken. Detta skapar den vertikala kolumnen med rödgrå pilar, som representerar de kombinerade bubblorna från 01 Ori C och BN/KL-bubblorna.
När dessa stjärnvindar matar tillbaka på varandra formar de det interstellära mediet (ISM) och eventuella molekylära moln i närheten. Detta skapar lokala områden som antingen uppmuntrar eller motverkar mer stjärnbildning.
Från slutsatsen av artikeln 'Avbrott av Orions molekylära kärna 1 av vind från den massiva stjärnan ?1Orion C.”
'Stjärnvindar från massiva stjärnor av O-typ är mycket effektiva för att störa molekylära kärnor och stjärnbildning.'
Själva bubblan är enorm. Det är ett halvt skal med en diameter på 4 parsec. Inne i det området är ingen stjärnbildning möjlig eftersom all gas har tvingats ut. Men på kanten av den bubblan är gasen tätare. I de tätare områdena är stjärnbildning mer sannolikt. Det liknar det sätt som stötvågor från en supernova skapar områden med tät gas, vilket leder till ökad stjärnbildning.
Den kraftfulla vinden från den nybildade stjärnan i hjärtat av Orionnebulosan skapar bubblan (svart) och förhindrar att nya stjärnor bildas i dess grannskap. Samtidigt pressar vinden molekylär gas (färg) till kanterna och skapar ett tätt skal runt bubblan där framtida generationer av stjärnor kan bildas.
Krediter: NASA / SOFIA / Pabst et. vid
01 Orionis C:s bubbla är inuti en mycket större bubbla som kallas Orion-Eridanus Superbubbla, gjord av överlappande supernovarester. Så småningom kommer den lilla bubblan att bryta ut och ventilera ut sin gas i superbubblan. Om några miljoner år kommer en annan supernova att explodera och bära materialet från 01 Orionis C:s bubbla in i superbubblans vägg. Den gasväggen som utgör kanterna på superbubblan kommer att bli tätare och sannolikt leda till mer stjärnbildning. Så även om det kan se ut som att supernovan spelade en mer direkt roll i stjärnbildningen, kommer bubblan från den unga stjärnan redan att ha spelat sin roll.
Studien kombinerade data från SOFIA, Spitzer Space Telescope och Herschel Space Observatory. Bild: Pabst et. al., 2019.
Som slutsatsen i artikeln säger: 'Stjärnvindar från massiva stjärnor av O-typ är mycket effektiva för att störa molekylära kärnor och stjärnbildning. Eftersom energitillförseln från stjärnvinden domineras av de mest massiva stjärnorna i en klunga, medan den från supernovorna domineras av de mer talrika stjärnorna av B-typ, har övervägandet av störningen som orsakas av stjärnvindar en direkt effekt på kosmologiska simuleringar.'
Detta är bara ett exempel på den fantastiska feedbackprocessen. Som tidningen säger: 'Här har vi analyserat ett specifikt fall av interaktionen mellan en vind från en massiv stjärna med sin omgivning; Huruvida våra slutsatser gäller mer generellt måste fortfarande bedömas.”