En tvåårig titt på "proplyds" eller protoplanetära skivor i konstellationen Orion har försett astronomer med en ny högupplösta time-lapse-film som avslöjar hur massiv stjärnform bildas. Födelsen av de största stjärnorna har varit mystisk, delvis eftersom massiva stjärnor är sällsynta och tenderar att tillbringa sin ungdom hyllade av damm och gas som gömmer dem från sikten. "Vi vet hur dessa stjärnor dör, men inte hur de är födda," sade Lincoln Greenhill, en huvudutredare för team som använder radiobilder tusen gånger skarpare och mer detaljerade än någonsin tidigare.
Med hjälp av Very Long Baseline Array (VLBA) som ett kraftfullt "zoomobjektiv" studerade astronomer en massiv ung protostar som heter Source I (uttalas "eye") i Orion. Det ungdomliga klustret kan inte ses med traditionella teleskoper på grund av den omgivande gasen och dammet, men det här nya utseendet visar att massiva stjärnor bildas som deras mindre syskon, med skivans ackretion och magnetfält som spelar avgörande roller.
Teamet observerade Källa I med månatliga intervaller under två år och samlade sedan de enskilda bilderna till en tidsfördröjningsfilm. Klicka här för att se filmen.
VLBA upptäckte tusentals kiselmonoxidgasmoln som kallas masers - naturligt förekommande laserliknande fyrvärden ofta förknippade med stjärnbildningen. Vissa masers var så nära protostaren som Jupiter är vår sol, som också är ett rekord. Många av murarna fanns tillräckligt länge för att deras rörelser kunde spåras över himlen och längs vår siktlinje, vilket gav sina 3-d rörelser genom rymden.
"Källa I är den rikaste källan till masers i Galaxy, som vi känner till," sa Lynn Matthews, huvudförfattare till det nya arbetet, som nu är forskare vid MIT Haystack Observatory. "Utan masers kunde vi inte spåra gasrörelserna i så detaljer så nära denna massiva stjärna, och skulle vara relativt blinda för dess bildning."
”I astronomi är det sällsynt att se förändringar under en mänsklig livstid. Med den här nya filmen kan vi se förändringar på bara några månader när gasklumpar svärmar runt denna unga protostar, ”tilllade Smithsonian astronom och medförfattare Ciriaco Goddi.
Den resulterande filmen avslöjar tecken på en roterande ackretionsskiva, där gasen virvlar närmare och närmare protosten i mitten. Det visar också material som strömmar utåt vinkelrätt mot skivan i två stora V: er - faktiskt kanterna på konformade gasströmmar. Sådana utflöden främjar stjärnbildningen genom att bära vinkelmoment bort från systemet.
På ett spännande sätt verkar utflödesströmmarna svänga när de lämnar disken. "Böjvägen för dessa masers ger viktiga bevis på att magnetfält kan påverka gasrörelser mycket nära protostaren," påpekade Claire Chandler från NRAO, en co-huvudutredare för studien.
Magnetfältlinjer är kända från deras effekt på järnfilter som ströks runt en stångmagnet, som beskriver slingor som sträcker sig från magnetens ena pol till den andra. När det gäller källa I och andra massiva protostar, kan magnetfältlinjer sträcka sig utåt i rymden, inslagna i en spiral som är formad mycket som Twizzlers godis. Utflödande gasströmmar längs dessa fältlinjer.
"Magnetfält är tänkta att vara svaga och obetydliga för födelseprocessen för massiva stjärnor," sade Matthews. "Men masers skulle inte resa längs mjuka bågar om de inte upplever någon slags kraft - förmodligen en magnetisk kraft."
Uppgifterna visar inte om magnetfältet uppstår i stjärnan eller på ackretionsskivan. Framtida observationer av den utvidgade Very Large Array (E-VLA) och Atacama Large Millimeter Array (ALMA) kanske kan skilja mellan konkurrerande hypoteser. Teamet planerar att leta efter andra fingeravtryck av magnetfält runt Källa I.
"Vår tvååriga film är bara början," säger Smithsonian astronom och co-rektor utredare Elizabeth Humphreys.
Källa: Harvard Smithsonian
