Något konstigt händer i en närliggande stjärnkammare. En embryonstjärna avger en sund glöd i röntgenstrålar. Som ett äldre barn är den utvecklande stjärnan (protostar) alldeles för ung för den typen av beteende.
Nya stjärnor föds när ett moln av damm och gas i det interstellära rummet kollapsar under sin egen tyngdkraft, eller så trodde vi. Det konstiga beteendet hos denna protostar avslöjar att något annat kan hjälpa gravitationen att förvandla en massa gas och damm till en stjärna.
Forskare har trängt igenom en dammig stjärnkammare för att fånga den tidigaste och mest detaljerade bilden av ett kollapsande gasmoln som förvandlas till en stjärna, analogt med barnets första ultraljud.
Observationen, främst gjord med Europeiska rymdorganisationens XMM-Newton-observatorium, tyder på att någon orealiserad, energisk process - troligen relaterad till magnetfält - överhettar ytan på molnkärnan och skjuter molnet allt närmare att bli en stjärna.
Observationen markerar den första tydliga upptäckten av röntgenstrålar från en begynnande men frigid föregångare till en stjärna, kallad en klass 0-protostar, långt tidigare i en stjärns utveckling än de flesta experter på detta område trodde vara möjligt. Röntgenstrålar produceras i rymden av processer som frigör mycket energi och värme. Överraskningsdetekteringen av röntgenstrålar från ett sådant kallt föremål avslöjar att materien faller mot protostarkärnan 10 gånger snabbare än väntat från ensam tyngdkraften.
"Vi ser stjärnbildning på dess embryonfas," sade Dr. Kenji Hamaguchi, en NASA-finansierad forskare vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md., Huvudförfattare på en rapport i The Astrophysical Journal. ”Tidigare observationer har tagit formen av sådana gasmoln men har aldrig kunnat kika inuti. Upptäckten av röntgenstrålar så tidigt indikerar att tyngdkraften ensam inte är den enda kraften som formar unga stjärnor. ”
Stöduppgifter kom från NASA: s Chandra röntgenobservatorium, Japans Subaru-teleskop på Hawaii och University of Hawaii 88-tums teleskop.
Hamaguchis team upptäckte röntgenstrålar från en klass 0-protostar i R Corona Australis stjärnbildande region, cirka 500 ljusår från jorden.
Klass 0 är den yngsta klassen av protostellära objekt, cirka 10 000 till 100 000 år i assimilationsprocessen. Molntemperaturen är ungefär 400 grader under noll Fahrenheit (minus 240 Celsius). Efter några miljoner år antänds kärnfusion i mitten av det kollapsande protostellära molnet, och en ny stjärna bildas.
Teamet spekulerar i att magnetfält i den roterande protostarkärnan accelererar infalling materia till höga hastigheter, vilket ger höga temperaturer och röntgenstrålar i processen. Dessa röntgenstrålar kan tränga igenom det dammiga området för att avslöja kärnan.
"Detta är inget mjukt fritt fall av gas," sade Dr. Michael Corcoran från NASA Goddard, en medförfattare till rapporten. "Röntgenutsläppet visar att krafter verkar accelerera materien till höga hastigheter och värma regioner i detta kalla gasmoln till 100 miljoner grader Fahrenheit. Röntgenstrålningen från kärnan ger oss ett fönster för att undersöka de dolda processerna genom vilka kalla gasmoln kollapsar till stjärnor. ”
Hamaguchi jämförde generationen av röntgenstrålar i klass 0-protostaren med vad som händer under solstolar på vår sol. Solytan har massor av magnetiska slingor, som ibland trasslar in och släpper stora mängder energi. Denna energi kan accelerera elektriskt laddade partiklar (elektroner och joniserade atomer) till hastigheter på 7 miljoner mil i timmen. Partiklarna krossar mot solytan och skapar röntgenstrålar. Likaså trassliga magnetfält kan vara ansvariga för röntgenstrålar som observerats av Hamaguchi och hans medarbetare.
Upptäckten av magnetfält från en extremt ung Class 0-protostar ger en avgörande länk för att förstå stjärnbildningsprocessen, eftersom magnetfältslingor tros spela en avgörande roll för att moderera molnens kollaps. Endast elektriskt laddade partiklar, kallade joner, svarar på magnetfält. Forskarna är inte säkra på var magnetfält eller joner kommer ifrån. Emellertid kommer röntgenstrålar att jonera atomer, vilket skapar fler joner som accelereras genom magnetisk aktivitet och skapar fler röntgenstrålar.
Teamet använde XMM-Newton för sin kraftfulla ljusuppsamlingsförmåga, nödvändig för denna typ av observation där så få röntgenstrålar tränger in i det dammiga området, och den utsökta upplösningskraften hos Chandra för att fastställa röntgenkällans position. Teamet använde det infraröda Subaru-teleskopet för att bestämma protostarens ålder.
"Åldern är baserad på ett väletablerat diagram över spektra, eller egenskaper hos det infraröda ljuset, eftersom protostaren utvecklas under en miljon år," sa Ko Nedachi, en doktorand vid universitetet i Tokyo som ledde Subaru observation.
Vetenskapsteamet inkluderar också Drs. Rob Petre och Nicholas White från NASA Goddard, Dr Beate Stelzer från Astronomiens observatorium i Palermo, Italien och Dr. Naoto Kobayashi vid University of Tokyo. Kenji Hamaguchi finansieras genom National Research Council; Michael Corcoran finansieras genom Universitets rymdforskningsförening.
Originalkälla: NASA News Release
