En konstnärs illustration av en circumstellar-skiva runt en massiv stjärna. Bildkredit: NAOJ Klicka för förstoring
En internationell grupp astronomer har använt Coronagraphic Imager för Adaptive Optics (CIAO) på Subaru-teleskopet i Hawai'i för att få mycket skarpa bilder med nära infraröd polariserad ljus av födelseplatsen för en massiv proto-stjärna känd som Becklin-Neugebauer (BN) objekt på ett avstånd av 1500 ljusår från solen. Gruppens bilder ledde till upptäckten av en skiva som omger denna nybildande stjärna. Detta fynd, som beskrivs i detalj i 1 september-numret av Nature, fördjupar vår förståelse för hur massiva stjärnor bildas.
Forskningsgruppen, som inkluderar astronomer från Purple Mountain Observatory, Kina, Japans astronomiska observatorier och University of Hertfordshire, Storbritannien, utforskade regionen nära Becklin-Neugebauer-objektet och analyserade hur infrarött ljus påverkas av damm. För att göra detta tog de en polariserad ljusbild av objektet med en våglängd på 1,6 mikrometer (H-bandet med infrarött ljus). Bilder av objektets ljusstyrka visar bara en cirkulär ljusfördelning. En bild av ljusets polarisering visar emellertid en fjärilsform som avslöjar detaljer som inte kan upptäckas genom att bara titta på ljusstyrksfördelningen. För att förstå miljön runt stjärnan och vad fjärilsformen innebär skapade astronomerna en datormodell för jämförelse, tillsammans med en schematisk bild av stjärnbildningen. Dessa modeller visar att fjärilsformen är signaturen på en skiva och en utflödesstruktur nära den nyfödda stjärnan.
Denna upptäckt är det mest konkreta beviset för en skiva runt en massiv ung stjärna och visar att massiva stjärnor som BN-objektet (som är ungefär sju gånger solens massa) bildar på samma sätt som stjärnor med lägre massa som solen.
Det finns två huvudteorier för att förklara bildandet av massiva stjärnor. Den första säger att massiva stjärnor är resultatet av sammanslagningar av flera lågmassiga stjärnor. Den andra säger att de bildas genom gravitationskollaps och massanslutning inom omkretsskivor. Stjärnor med lägre massa som solen har troligen bildats genom den andra metoden. Teorien om kollaps-ackretion antar att ett system har en stjärna associerad med ett bipolärt utflöde, en circumstellar-skiva och ett kuvert, medan fusionsteorin inte gör det. Närvaron eller frånvaron av sådana strukturer kan skilja mellan de två formationsscenarierna.
Fram till nyligen har det funnits lite direkta observationsbevis som stöd för någon av teorierna om massiv stjärnbildning. Detta beror på att till skillnad från stjärnor med lågmassa är nybildande massiva stjärnor så sällsynta och så långt borta från oss att de har varit svåra att observera. Stora teleskop och adaptiv optik, som förbättrar bildskärpan kraftigt, gör det nu möjligt att observera dessa objekt med enastående tydlighet. Infraröd polarimetri med hög upplösning är ett särskilt kraftfullt verktyg för att undersöka miljön dold bakom den ljusa glöd från en massiv stjärna.
Polarisering - den riktning som ljusvågor svänger i när de strömmar bort från ett objekt - är ett viktigt kännetecken för strålning. Solljus har inte en föredragen svängningsriktning, men kan bli polariserad när den sprids av jordens atmosfär eller efter reflektion från vattenytan. En liknande handling inträffar i ett molnigt moln runt en nyfödd stjärna. Stjärnan tänder upp omgivningarna - den kringliggande skivan, kuvertet och hålrumsväggarna som bildas av utflödesströmmarna. Ljuset kan röra sig fritt i hålrummet och sedan reflektera från dess väggar. Detta reflekterade ljus blir mycket polariserat. Däremot är skivan och kuvertet relativt opaka till ljus. Detta minskar polarisationen av ljus som kommer från dessa regioner.
Gruppens framgång med att upptäcka bevis för en disk och utflöde runt BN-objektet genom högupplöst infraröd polarimetri antyder att samma teknik kan tillämpas på andra bildande stjärnor. Detta skulle göra det möjligt för astronomer att få en omfattande observationsbeskrivning av bildandet av massiva stjärnor större än tio gånger solens massa.
Originalkälla: NAOJ News Release
