NASAs Hubble finder stjerner i spiralform, hvilket giver vindue til det tidlige univers

Naturen kan lide spiraler – fra en orkans hvirvelstrøm, til nålehjulsformede protoplanetariske skiver omkring nyfødte stjerner, til de enorme riger af spiralgalakser på tværs af vores univers.

Nu er astronomer forundrede over at finde unge stjerner, der spiraler ind i midten af ​​en massiv klynge stjerner i Den Lille Magellanske Sky, en satellitgalakse i Mælkevejen.

Den ydre arm af spiralen i denne enorme, underligt formede stjerneplanteskole kaldet NGC 346 kan føde stjernedannelse i en flodlignende bevægelse af gas og stjerner. Dette er en effektiv måde at give næring til stjernefødsel, siger forskere.

Den Lille Magellanske Sky har en enklere kemisk sammensætning end Mælkevejen, hvilket gør den ligner de galakser, der findes i det yngre univers, hvor tungere grundstoffer var mere sparsomme. På grund af dette brænder stjernerne i Den Lille Magellanske Sky varmere og løber derfor hurtigere tør for deres brændstof end i vores Mælkevej.

Selvom den er en proxy for det tidlige univers, er den lille magellanske sky 200.000 lysår væk også en af ​​vores nærmeste galaktiske naboer.

At lære, hvordan stjerner dannes i den lille magellanske sky giver en ny drejning på, hvordan en ildstorm fra stjernefødsel kan have fundet sted tidligt i universets historie, da den undergik et "babyboom" omkring 2 til 3 milliarder år efter big bang (den universet er nu 13,8 milliarder år gammelt).

De nye resultater viser, at processen med stjernedannelse der ligner den i vores egen Mælkevej.

NGC 346 er kun 150 lysår i diameter og kan prale af massen af ​​50.000 sole. Dens spændende form og hurtige stjernedannelseshastighed har undret astronomer. Det tog den kombinerede kraft fra NASA's Hubble-rumteleskop og det europæiske sydobservatoriums Very Large Telescope (VLT) for at afsløre adfærden af ​​denne mystisk udseende stjernehyggeplads.

"Stjerner er de maskiner, der skulpturerer universet. Vi ville ikke have liv uden stjerner, og alligevel forstår vi ikke helt, hvordan de dannes," forklarede studieleder Elena Sabbi fra Space Telescope Science Institute i Baltimore. "Vi har flere modeller, der laver forudsigelser, og nogle af disse forudsigelser er modstridende. Vi ønsker at bestemme, hvad der regulerer processen med stjernedannelse, fordi det er de love, som vi også skal forstå, hvad vi ser i det tidlige univers."

Forskere bestemte stjernernes bevægelse i NGC 346 på to forskellige måder. Ved hjælp af Hubble målte Sabbi og hendes team ændringerne i stjernernes positioner over 11 år. Stjernerne i denne region bevæger sig med en gennemsnitshastighed på 2.000 miles i timen, hvilket betyder, at de på 11 år bevæger sig 200 millioner miles. Dette er omkring 2 gange afstanden mellem Solen og Jorden.

Men denne hob er relativt langt væk, inde i en nabogalakse. Det betyder, at mængden af ​​observeret bevægelse er meget lille og derfor svær at måle. Disse ekstraordinært præcise observationer var kun mulige på grund af Hubbles udsøgte opløsning og høje følsomhed. Hubbles tre årtier lange historie med observationer giver også en baseline for astronomer til at følge små himmelbevægelser over tid.

Det andet hold, ledet af Peter Zeidler fra AURA/STScI for European Space Agency, brugte den jordbaserede VLTs Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument til at måle radial hastighed, som afgør, om et objekt nærmer sig eller viger sig tilbage fra en observatør.

"Det, der virkelig var fantastisk, er, at vi brugte to helt forskellige metoder med forskellige faciliteter og dybest set kom til den samme konklusion, uafhængigt af hinanden," sagde Zeidler. "Med Hubble kan du se stjernerne, men med MUSE kan vi også se gasbevægelsen i den tredje dimension, og det bekræfter teorien om, at alt spiraler indad."

Men hvorfor en spiral?

"En spiral er virkelig den gode, naturlige måde at føde stjernedannelse udefra mod midten af ​​hoben," forklarede Zeidler. "Det er den mest effektive måde, hvorpå stjerner og gas, der driver mere stjernedannelse, kan bevæge sig mod midten."

Halvdelen af ​​Hubble-dataene for denne undersøgelse af NGC 346 er arkivalier. De første observationer blev taget for 11 år siden. De blev for nylig gentaget for at spore stjernernes bevægelse over tid. I betragtning af teleskopets levetid indeholder Hubble-dataarkivet nu mere end 32 års astronomiske data, der driver hidtil usete, langsigtede undersøgelser.

"Hubble-arkivet er virkelig en guldmine," sagde Sabbi. "Der er så mange interessante stjernedannende områder, som Hubble har observeret gennem årene. I betragtning af at Hubble klarer sig så godt, kan vi faktisk gentage disse observationer. Dette kan virkelig fremme vores forståelse af stjernedannelse."

Holdenes resultater vises den 8. september i The Astrophysical Journal .

Observationer med NASA's James Webb-rumteleskop burde være i stand til at opløse stjerner med lavere masse i hoben, hvilket giver et mere holistisk billede af regionen. I løbet af Webbs levetid vil astronomer være i stand til at gentage dette eksperiment og måle bevægelsen af ​​stjerner med lav masse. De kunne derefter sammenligne højmassestjernerne og lavmassestjernerne for endelig at lære det fulde omfang af dynamikken i denne planteskole. + Udforsk yderligere

ALMA opdager en babystjernes fødselsråb i den lille magellanske sky