En tung stjärnbaby kläcks i realtid

En internationell grupp av astronomer, bland dem Wouter Vlemmings på Chalmers, har gjort ett genombrott i att förstå hur tunga stjärnor föds. Forskningsresultaten publicerades igår kväll i tidskriften Science.

Två bilder av en ung stjärna, tagna med 18 års mellanrum, visar överraskande skillnader. Bilderna ger nu astronomerna en unik inblick – i ”realtid” – i vad som händer när en tung stjärna blir till.

Tunga stjärnor - med massa åtta gånger solens eller mer - lever mycket korta, dramatiska liv och dör i supernovaexplosioner, men forskarna vet ganska lite om hur de föds. Nya mätningar från det ikoniska radioteleskopet VLA i New Mexico, USA, visar hur en nyfödd stjärna under de senaste 18 åren har blåst en avlång bubbla i rymden.

Astronomerna har använt radioteleskopet Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) i USA för att studera en massiv, ung stjärna som kallas W75N(B)-VLA 2 och som ligger omkring 4200 ljusår från jorden. De jämförde en bild som togs 2014 med en tidigare VLA-bild från 1996.

– Jämförelsen är ovanlig och spännande, säger Carlos Carrasco-Gonzalez, astronom vid Mexikos nationella universitet UNAM, som har lett forskarlaget.

Bilden från 1996 visar en kompakt källa till en het, joniserad vind som strömmar ut från den unga stjärnan. Bilden från 2014 visar att denna vind nu stöpts om till ett tydligt, avlångt utflöde.

De nya observationerna kom till tack vare en upptäckt från 2009 i samma del av rymden. Astronomer studerade området där denna tunga stjärna är en av många som håller på att bildas, och lyckades för första gången mäta upp ett storskaligt magnetfält.

Mätningarna då gjordes med teleskopnätverket EVN (European VLBI Network, det europeiska nätverket för långbasinterferometri), där 25-metersteleskopet i västsvenska Onsala ingår.

Chalmersastronomen Wouter Vlemmings var med både i det teamet och i teamet bakom den nya upptäckten.

– Bubblan ligger inuti molnet av damm och gas som stjärnan fötts ur, och den verkar vara utsträckt åt samma håll som magnetfältet i molnet. Magnetfält verkar har spelat en viktig roll när den här stjärnan började bildas för tusentals år sedan, säger Wouter Vlemmings.

Forskarna tror att stjärnan håller på att bildas inuti ett tjockt moln av gas och är omgiven av en dammig, donut-formad så kallad torus. Av och till slår stjärnan till med en het vind av joniserad gas som kan vara i flera år. Vinden expanderar först åt alla håll men där den slår in i torusen saktas den ner. Där vinden möter mindre motstånd, vid polerna, rör den sig snabbare och utflödet bildar den avlånga formen.

Utvecklingen som forskarna nu sett över ett spann av 18 år stämmer väl överens med teoretiska modeller som utvecklats för att förklara skillnaderna mellan utflöden från tunga stjärnor och från stjärnor med samma massa som solen. Utflöden från lättare stjärnor väntas vara smala. Stjärnan W75N(B)-VLA 2 uppskattas ha en massa ungefär åtta gånger solens.

– Vår förståelse för hur massiva unga stjärnor utvecklas är långt mindre fullständig än vår förståelse för hur solliknande stjärnor utvecklas. Det kommer att bli riktigt roligt att kunna se på medan en sådan stjärna förändras. Vi förväntar oss att lära oss mycket om det här objektet med ett program för bevakning med radioteleskopnätverket EVN som vi nu föreslagit, säger teammedlemmen Gabriele Surcis.

Bildtext: Bubblan kring en nyfödd, tung stjärna i en bild skapad av forskaren Wolgang Steffen, som har kombinerat datorberäkningar med mätningar från radioteleskopet VLA från 1996 (vänstra bilden) och 2014 (högra bilden). Bubblans kanter ger sig till känna tack vare så kallade masrar – ställen i tjocka moln av gas där mikrovågor kan förstärkas på samma sätt som en laser gör med synligt ljus – som här markeras som ljusa prickar. Stjärnan, som ligger omkring 4200 ljusår från jorden, går under beteckningen W75N(B)-VLA 2.
Bild: Wolfgang Steffen, Instituto de Astronomía, UNAM

Mer om forskningen

Forskningsresultaten publicerades 2 april i tidskriften Science, i artikeln Observing the onset of outflow collimation in a massive protostar.

I forskarlaget ingår C. Carrasco-González (Centro de Radioastronomia y Astrofísica, UNAM, Mexiko), J. M. Torrelles (ICE(CSIC)-ICC(UB)/IEEC, Spanien), J. Cantó och S. Curiel (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexiko), G. Surcis (Joint Institute for VLBI in Europe, Nederländerna), Wouter Vlemmings (Chalmers), H.J. van Langevelde (JIVE och Leidenuniversitetet, Nederländerna), C. Goddi (JIVE), G. Anglada (IAA, Spanien), S.-W. Kim (Koreas institut för astronomi och rymdfysik, Sydkorea), J.-S. Kim (Japans nationella astronomiska observatorium) och J. F. Gómez (IAA, Spanien).

Kontakter:

Robert Cumming, astronom och informatör, Onsala rymdobservatorium vid Chalmers, 031-772 5500, 070-493 31 14, robert.cumming@chalmers.se

Wouter Vlemmings, biträdande professor i astronomi, Chalmers, 031-772 5509, 0733-544 667, wouter.vlemmings@chalmers.se