Massiv protostjerne bliver ved med at vokse på trods af ioniseringsopvarmning med ultraviolet lys

En gigantisk embryonal stjerne bliver stadig større, selvom det driver store mængder af varm gas væk fra sig selv, RIKEN-astronomer har fundet. Opdagelsen kan hjælpe med at løse et vedvarende mysterium om, hvordan massive stjerner bliver så store.

Unge protostjerner tager på ved at samle stof fra en tæt skive af gas og støv, der hvirvler rundt om dem (fig. 1). Men når først protostjerner vokser ud over en vis størrelse, yderligere tilvækst hæmmes af det lys, de udsender. Dette kan ske, når ultraviolet lys fjerner elektroner fra atomer i den omgivende skive for at producere et varmt ioniseret plasma, der fordamper fra stjernen, en proces kaldet fotoevaporativ udstrømning.

Teoretiske beregninger har antydet, at denne og relaterede faktorer er for svage til at stoppe tilvæksten. Men der er ikke tilstrækkeligt observationsbevis til at understøtte dette, ikke mindst fordi de mest massive protostjerner er sjældne og meget fjernt fra Jorden.

Yichen Zhang fra RIKEN Star and Planet Formation Laboratory og kolleger har nu studeret en protostjerne kendt som G45.47+0.05 ved hjælp af ALMA radioobservatoriet i Chile og VLA radioobservatoriet i New Mexico. De ledte efter radiobølger og mikrobølger, der udsendes, når en elektron falder mellem to energiniveauer i et brintatom, og når elektroner spreder positive ioner uden at blive fanget - to afslørende tegn på, at en gas bliver ioniseret.

Forskerne identificerede disse signaler inde i et timeglasformet område, der strækker sig udad fra protostjernen. Deres observationer viste, at gassen når temperaturer på omkring 10, 000 grader Celsius og bevæger sig med omkring 30 kilometer i sekundet. Dette tyder på, at det timeglasformede område er fyldt med ioniseret gas, der er blevet sendt væk fra protostjernens skive ved lysdrevet ionisering.

"Dette er den første robuste påvisning af en opløst fotofordampningsudstrømning drevet af en meget massiv stjerne i formation, " siger Zhang. "Udstrømningsstrukturen er klart løst, som giver os mulighed for at undersøge den materielle fordeling og dynamikken i sådanne udstrømninger."

Protostjernen er allerede 30 til 50 gange mere massiv end vores sol, men holdet fandt en smallere jetstruktur i timeglasset, der indikerer, at den stadig vokser. "Denne højhastighedsstråle menes at blive drevet magnetisk af tilvækstskiven, og er således bevis på, at tilvækst er i gang, " siger Zhang.

Forskerne vil studere G45 mere detaljeret for at forstå, hvordan den ioniserede udstrømning interagerer med omgivelserne. De vil også lede efter andre eksempler på protostjerner med lignende udstrømninger.