Eksplosiv vækst af ung stjerne
En stjerne dannes ved, at en stor sky af gas og støv fortættes og til sidst bliver så kompakt, at den kollapser til en kugle af gas, hvor trykket opvarmer stoffet, så der opstår en glødende gaskugle - en stjerne er født. Ny forskning fra bl.a. Niels Bohr Institutet viser, at en nydannet ung stjerne i Mælkevejen havde en så eksplosiv vækst, at den i starten var ca. 100 gange mere lysstærk end den er nu. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Astrophysical Journal Letters.
Det store internationale Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (ALMA) i det nordlige Chile består af 66 radioteleskoper, der samlet observerer himmelrummet inden for millimeter og submillimeter bølgelængde-området. (Credit: ALMA -
ESO/NAOJ/NRAO).
Den unge stjerne blev dannet indenfor de seneste 100.000 år i vores egen galakse, Mælkevejen. Med det store internationale teleskop, Atacama Large Millimeter Array (ALMA) i det nordlige Chile, studerede et internationalt forskerhold under ledelse af Jes Jørgensen fra Niels Bohr Institutet stjernen og dens omgivelser.
"Vi studerede kemien i den gas- og støvsky, der omgav den tidlige protostjerne (forstadie til stjernen). I den tætte sky sker der kemiske reaktioner, som gør, at der dannes flere slags komplekse molekyler, bl.a. metanol. Man skulle forvente, at alle molekylerne lå tæt omkring stjernen, men for ét af dem så vi en tydelig ringstruktur. Noget havde fjernet et bestemt molekyle, HCO+ fra et udstrakt område omkring protostjernen", fortæller astrofysiker Jes Jørgensen, lektor på Niels Bohr Institutet og Center for Stjerne- og Planet-dannelse ved Københavns Universitet.
Han forklarer, at det særlige ved lige netop HCO+ molekylet er, at det er særligt følsomt overfor vanddamp. Selv små mængder vanddamp opløser simpelthen molekylet og fravær af HCO+ molekylet kan være med til at opklare, hvad det er sket i løbet af stjernens dannelsesproces.
Voldsomme udbrud af lys og varme
Gas- og støvskyen er først ekstrem kold, og simple molekyler som kulilte og vand sætter sig på støvkornene og størkner som is. Her, hvor molekylerne er tæt på hinanden kobler de sig sammen til mere komplekse molekyler som metanol, ethanol, simple sukkerstoffer osv. ligesom der også vand i form af is. Den tidlige protostjerne tiltrækker med sin tyngdekraft en masse af den omgivende gas- og støvsky, og når materialet faldet tæt ind på den unge stjerne, bliver det bremset op og energien bliver omdannet til varme. Denne varme smelter isen, der bliver til vanddamp.
På billedet ses den unge protostjerne i midten omgivet af gas- og støvskyen. Den røde farve viser det organiske molekyle, metanol, hvor strålingen er koncentreret tæt omkring centret. Den blå farve viser HCO+ molekylet med en ring-struktur, der rækker langt ud. Den inderste gule cirkler viser, hvor temperaturen er 100 grader over det absolutte nulpunkt (-173 C) med den nuværende lystyrke for stjernen. Den yderste gule cirkel viser, da den var 100 gange mere klar. (Credit: Jes Jørgensen (Niels Bohr Institutet).
"Ud fra det område, hvor HCO+ molekylet er blevet opløst af vanddamp, kan vi nu beregne, hvor lysstærk den unge stjerne har været. Det viser sig, at det område er meget større end man skulle forvente i forhold til stjernens nuværende lysstyrke. Protostjernen har været op til 100 gange mere lysstærk end stjernen er nu. Ud fra kemien kan vi også sige, at dette udbrud er sket inden for de sidste 100-1000 år - altså for ganske nyligt set fra et astronomisk synspunkt", fortæller Jes Jørgensen.
Sådan et udbrud af varm lysstyrke kan også forklare det fortættede indhold af metanol og udstrakte indhold af molekyler med kulstoffer, som er fundet i gasskyen. Det kan dermed også have stor indflydelse på de kemiske processer, der fører til dannelsen af komplekse organiske molekyler, der senere kan blive indarbejdet i planet-systemer. Jes Jørgensen mener, at der ikke bare er sket et enkelt udbrud af lys- og varmestråling, men at det kan være sket flere gange i løbet af dannelsesprocessen.
"Et af de store spørgsmål på længere sigt er, om dette er et almindeligt fænomen - om alle unge stjerner undergår tilsvarende 'udbrud' og i så fald hvor ofte", funderer Jes Jørgensen, der som forsker altid er på jagt efter at opklare flere af universets mysterier.