Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Ved planetdannelse, dens placering, Beliggenhed, Beliggenhed

Det strålende billedtæppe af unge stjerner, der blusser til livet, ligner et glitrende fyrværkeri på dette Hubble-rumteleskopbillede. Det funklende midtpunkt i dette fyrværkerishow er en kæmpe klynge af tusindvis af stjerner kaldet Westerlund 2. Hlyngen ligger i en hæsblæsende stjerne yngleplads kendt som Gum 29, ligger 20, 000 lysår væk fra Jorden i stjernebilledet Carina. Hubbles Wide Field Camera 3 gennemborede det støvede slør, der indhyllede den stjernernes børneværelse i nær-infrarødt lys, giver astronomerne et klart overblik over tågen og den tætte koncentration af stjerner i den centrale hob. Klyngen måler mellem seks lysår og 13 lysår på tværs. Kredit:NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI) og Westerlund 2 Science Team

Astronomer, der bruger NASA's Hubble-rumteleskop, finder ud af, at planeter har svært ved at dannes i den ujævne centrale region af massivet, overfyldt stjernehob Westerlund 2. Beliggende 20, 000 lysår væk, Westerlund 2 er et unikt laboratorium til at studere stjernernes evolutionære processer, fordi det er relativt nærliggende, ret ung, og indeholder en stor stjernepopulation.

Et treårigt Hubble-studie af stjerner i Westerlund 2 afslørede, at forstadierne til planetdannende skiver, der omkranser stjerner nær hobens centrum, på mystisk vis er blottet for store, tætte støvskyer, der om få millioner år kan blive til planeter.

Imidlertid, observationerne viser, at stjerner i hobens periferi har de enorme planetdannende støvskyer indlejret i deres skiver. Forskere mener, at vores solsystem fulgte denne opskrift, da det blev dannet for 4,6 milliarder år siden.

Så hvorfor har nogle stjerner i Westerlund 2 svært ved at danne planeter, mens andre ikke har? Det ser ud til, at planetdannelse afhænger af placering, Beliggenhed, Beliggenhed. De mest massive og klareste stjerner i hoben samles i kernen, hvilket er verificeret ved observationer af andre stjernedannende områder. Hobens centrum indeholder mindst 30 ekstremt massive stjerner, nogle vejer op til 80 gange Solens masse. Deres blærende ultraviolette stråling og orkanlignende stjernevinde af ladede partikler blæser flammeskiver omkring nabostjerner med lavere masse, spreder de gigantiske støvskyer.

"I bund og grund, hvis du har monsterstjerner, deres energi kommer til at ændre egenskaberne af diske omkring i nærheden, mindre massive stjerner, " forklarede Elena Sabbi, fra Space Telescope Science Institute i Baltimore og hovedforsker i Hubble-studiet. "Du har muligvis stadig en disk, men stjernerne ændrer sammensætningen af ​​støvet i skiverne, så det er sværere at skabe stabile strukturer, der i sidste ende vil føre til planeter. Vi tror, ​​at støvet enten fordamper væk om 1 million år, eller det ændrer sig i sammensætning og størrelse så dramatisk, at planeterne ikke har byggestenene til at danne."

Hubble-observationerne repræsenterer første gang, at astronomer analyserede en ekstremt tæt stjernehob for at undersøge, hvilke miljøer der er gunstige for planetdannelse. Videnskabsmænd, imidlertid, diskuterer stadig, om voluminøse stjerner fødes i centrum, eller om de migrerer dertil. Westerlund 2 har allerede massive stjerner i sin kerne, selvom det er en forholdsvis ung, 2 millioner år gammelt system.

Ved at bruge Hubbles vidvinkelkamera 3, forskerne fandt ud af, at af de næsten 5, 000 stjerner i Westerlund 2 med masser mellem 0,1 og 5 gange Solens masse, 1, 500 af dem viser udsving i deres lys, når stjernerne samler materiale fra deres skiver. At kredsende materiale klumpet sig inde i skiven vil midlertidigt blokere noget af stjernelyset, forårsager lysstyrkeudsving.

Imidlertid, Hubble opdagede kun signaturen af ​​sådant kredsende materiale omkring stjerner uden for hobens tætpakkede centrale område. Teleskopet oplevede store fald i lysstyrke i så meget som 10 til 20 dage omkring 5 % af stjernerne, før de vendte tilbage til normal lysstyrke. De opdagede ikke disse dyk i lysstyrke i stjerner, der befandt sig inden for fire lysår fra centrum. Disse udsving kan være forårsaget af store støvklumper, der passerer foran stjernen. Klumperne ville være i en skive, der vippede næsten kant til udsigten fra Jorden. "Vi tror, ​​de er planetesimaler eller strukturer i dannelse, " Sabbi forklarede. "Dette kunne være frøene, der i sidste ende fører til planeter i mere udviklede systemer. Det er de systemer, vi ikke ser tæt på meget massive stjerner. Vi ser dem kun i systemer uden for centrum."

Tak til Hubble, astronomer kan nu se, hvordan stjerner samler sig i miljøer, der ligner det tidlige univers, hvor klynger var domineret af monsterstjerner. Indtil nu, det bedst kendte nærliggende stjernemiljø, der indeholder massive stjerner, er stjernefødselsregionen i Oriontågen. Imidlertid, Westerlund 2 er et rigere mål på grund af dens større stjernepopulation.

"Hubbles observationer af Westerlund 2 giver os en meget bedre fornemmelse af, hvordan stjerner med forskellige masser ændrer sig over tid, og hvordan kraftige vinde og stråling fra meget massive stjerner påvirker nærliggende stjerner med lavere masse og deres skiver, " sagde Sabbi. "Vi ser, for eksempel, at stjerner med lavere masse, som vores sol, der er tæt på ekstremt massive stjerner i hoben, har stadig skiver og kan stadig samle sig materiale, efterhånden som de vokser. Men strukturen af ​​deres skiver (og dermed deres planetdannende evne) ser ud til at være meget anderledes end skiver omkring stjerner, der dannes i et roligere miljø længere væk fra hobens kerne. Denne information er vigtig for at bygge modeller af planetdannelse og stjerneudvikling."

Denne klynge vil være et fremragende laboratorium for opfølgende observationer med NASAs kommende James Webb Space Telescope, et infrarødt observatorium. Hubble har hjulpet astronomer med at identificere de stjerner, der har mulige planetariske strukturer. med Webb, forskere kan undersøge, hvilke diske omkring stjerner der ikke samler sig materiale, og hvilke diske der stadig har materiale, der kan bygge op til planeter. Disse oplysninger om 1, 500 stjerner vil give astronomer mulighed for at kortlægge en vej til, hvordan stjernesystemer vokser og udvikler sig. Webb kan også studere diskenes kemi i forskellige evolutionære faser og se, hvordan de ændrer sig, og hjælpe astronomer med at bestemme, hvilken indflydelse miljøet spiller i deres udvikling.

NASAs Nancy Grace romerske rumteleskop, endnu et planlagt infrarødt observatorium, vil kunne udføre Sabbis undersøgelse på et meget større område. Westerlund 2 er blot et lille udsnit af et enormt stjernedannelsesområde. Disse enorme områder indeholder klynger af stjerner med forskellige aldre og forskellige tætheder. Astronomer kunne bruge romerske rumteleskopobservationer til at begynde at opbygge statistik over, hvordan en stjernes karakteristika, ligesom dens masse eller udstrømninger, påvirke dens egen udvikling eller karakteren af ​​stjerner, der dannes i nærheden. Observationerne kunne også give mere information om, hvordan planeter dannes i barske miljøer.

Sabbi's team's results appeared in The Astrofysisk tidsskrift .


Varme artikler