Stjernefeedback og et luftbåret observatorium:Team bestemmer, at en tåge er meget yngre end tidligere antaget

På den sydlige himmel, beliggende omkring 4, 300 lysår fra Jorden, ligger RCW 120, en enorm glødende sky af gas og støv. Denne sky, kendt som en emissionståge, er dannet af ioniserede gasser og udsender lys ved forskellige bølgelængder. Et internationalt hold ledet af forskere fra West Virginia University studerede RCW 120 for at analysere virkningerne af stjernernes feedback, den proces, hvorved stjerner injicerer energi tilbage i deres miljø. Deres observationer viste, at stjernevinde får regionen til at udvide sig hurtigt, hvilket gjorde det muligt for dem at begrænse regionens alder. Disse resultater indikerer, at RCW 120 skal være mindre end 150, 000 år gammel, hvilket er meget ungt til sådan en tåge.

Omkring syv lysår fra centrum af RCW 120 ligger grænsen for skyen, hvor et væld af stjerner dannes. Hvordan bliver alle disse stjerner dannet? For at besvare det spørgsmål, vi skal grave dybt ned i tågens oprindelse. RCW 120 har en ung, massiv stjerne i midten, som genererer kraftige stjernevinde. Stjernevindene fra denne stjerne ligner dem fra vores egen sol, ved, at de kaster materiale ud fra deres overflade i rummet. Denne stjernevind chokerer og komprimerer de omgivende gasskyer. Den energi, der tilføres til tågen, udløser dannelsen af ​​nye stjerner i skyerne, en proces kendt som "positiv feedback", fordi tilstedeværelsen af ​​den massive centrale stjerne har en positiv effekt på fremtidig stjernedannelse. Holdet, med WVU postdoc-forsker Matteo Luisi, brugt SOFIA (Stratosfærisk Observatorium for Infrarød Astronomi) til at studere massive stjerners interaktioner med deres omgivelser.

SOFIA er et luftbåret observatorium bestående af et 8,8 fod (2,7 meter) teleskop båret af et modificeret Boeing 747SP-fly. SOFIA observerer i det infrarøde regime af det elektromagnetiske spektrum, som er lige ud over, hvad mennesker kan se. For observatører på jorden, vanddamp i atmosfæren blokerer meget af det lys fra rummet, som infrarøde astronomer er interesserede i at måle. Imidlertid, dens marchhøjde på syv miles (13 km), sætter SOFIA over det meste af vanddampen, giver forskere mulighed for at studere stjernedannende områder på en måde, som ikke ville være mulig fra jorden. Natten over, observatoriet under flyvningen observerer himmelske magnetfelter, stjernedannende områder (som RCW 120), kometer og tåger. Takket være den nye upGREAT-modtager, der blev installeret i 2015, det luftbårne teleskop kan lave mere præcise kort over store områder af himlen end nogensinde før. Observationerne af RCW 120 er en del af SOFIA FEEDBACK-undersøgelsen, en international indsats ledet af forskerne Nicola Schneider ved University of Cologne og Alexander Tielens ved University of Maryland, som gør brug af upGREAT til at observere et væld af stjernedannende områder.

Forskerholdet valgte at observere den spektroskopiske [CII] linje med SOFIA, som udsendes fra diffust ioniseret kulstof i det stjernedannende område. "[CII]-linjen er sandsynligvis den bedste sporing af feedback på små skalaer, og – i modsætning til infrarøde billeder – giver det os information om hastighed, hvilket betyder, at vi kan måle, hvordan gassen bevæger sig. Det faktum, at vi nu nemt kan observere [CII] på tværs af store områder på himlen med upGREAT gør SOFIA til et virkelig kraftfuldt instrument til at udforske stjernernes feedback mere detaljeret, end det var muligt tidligere, " siger Matteo.

Ved at bruge deres [CII] observationer fra SOFIA, forskerholdet fandt, at RCW 120 udvides med 33, 000 mph (15 km/s), hvilket er utrolig hurtigt for en tåge. Fra denne ekspansionshastighed, holdet var i stand til at sætte en aldersgrænse på skyen og fandt ud af, at RCW 120 er meget yngre end tidligere antaget. Med aldersvurderingen, de var i stand til at udlede den tid, det tog for stjernedannelsen ved grænsen af ​​tågen at sparke ind, efter at den centrale stjerne var blevet dannet. Disse resultater tyder på, at positive feedback-processer forekommer på meget korte tidsskalaer og peger på ideen om, at disse mekanismer kunne være ansvarlige for de høje stjernedannelseshastigheder, der fandt sted i de tidlige stadier af universet.

Ser frem til, holdet håber at udvide denne type analyse til at studere flere stjernedannende regioner. Matteo siger, "De andre regioner, vi kigger på med FEEDBACK-undersøgelsen, er i forskellige udviklingsstadier, har forskellige morfologier, og nogle har mange højmassestjerner i sig, i modsætning til kun én i RCW 120. Vi kan derefter bruge denne information til at bestemme, hvilke processer der primært driver udløst stjernedannelse, og hvordan feedback-processer adskiller sig mellem forskellige typer af stjernedannende områder."