Stjernefødsel

Hvordan fødes stjerner? Helt fantastisk. Se for deg selv.

2024

Hvordan fødes stjerner?

Etter årtusener med undring, kan astronomer nå svare på det spørsmålet, i det minste i stor grad. Store skyer av gass og støv i rommet kollapser, og klumper av tettere materiale dannes som deretter kollapser raskere, og deres egen tyngdekraft komprimerer dem til de kan tenne kjernefusjon i kjernene.

En stjerne er født.

Men det er fortsatt en mye av spørsmål å svare på her, massevis av detaljer å fylle ut. Og ikke bare detaljer, men også store spørsmål. Bokstavelig.

Så 90 astronomer fra 30 institusjoner rundt om i verden dannet et team å observere nærliggende galakser ved hjelp av noen av planetens beste teleskoper . Disse galakser er nær nok til oss til at vi kan se individuelle stjernedannende områder inne i dem, men også langt nok til at vi kan se hele galaksen samtidig og få oversikt over denne prosessen.

En prosess som ikke bare er kompleks, men også overraskende vakker.

sunn fornuft media spider man hjemkomst

Zoom inn

NGC 4303, en spiralgalakse ansikt til ansikt omtrent 53 millioner lysår fra Jorden, sett i synlig lys (blått) og millimeter bølgelengder (oransje) som viser aktive områder av stjernedannelse. Kreditt: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS

amerikansk skrekkhistorie sunn fornuft media

Prosjektet kalles PHANGS , for Fysikk med høy vinkeloppløsning i nærliggende GalaxieS . Bokstavelig talt prøver å forstå fysikken til stjernefødsel i nærliggende galakser i detalj, og kikker dypt inn i dem med veldig skarpt syn.

Omfanget av dette prosjektet er enormt . De ser på nesten hundre galakser og kartlegger hundre tusen individuelle stjernedannende tåker. Det er utrolig.

Det er to teleskoper som spiller en stor rolle her. En er SJEL , Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en samling med dusinvis av retter i Chile. Disse ser på lys med en bølgelengde på rundt en millimeter (mye lengre enn synlig lys, den typen vi ser), som sendes ut av kald gass. For eksempel avgir karbonmonoksid akkurat denne bølgelengden, og finnes ofte i tette gassskyer der stjernedannelse er nært forestående eller pågående.

Zoom inn

NGC 1300, en galakse omtrent 61 millioner lysår unna, viser stjernedannelse (oransje) i en liten ring rundt kjernen og i spiralarmene, men ikke i baren, den lange pastillformede regionen rundt midten. Kreditt: ESO/PHANGS

Den andre er det veldig store teleskopet , et sett med fire 8,2-meter behemoths også i Chile. Kameraet som brukes kalles MUSE, for Spektroskopisk utforsker med flere enheter . Det tar spektra, bryter innkommende lys opp i tusenvis av individuelle farger , som kan analyseres for å bestemme et vell av informasjon om et objekt: dets elementære sammensetning (som hydrogen, oksygen, svovel og så videre), grunnmengder, temperatur, tetthet og mye mer.

Kombinering av ALMA og VLT/MUSE gjør at astronomer kan undersøke stjernefødsel mer detaljert og på større skalaer enn noen gang har blitt oppnådd før.

Zoom inn

Fem spiralgalakser i nærheten (med klokken fra øvre venstre: NGC 1300, NGC 1087, NGC 3627, NGC 4254 og NGC 4303) observert av PHANGS -prosjektet for å se på stjernedannelse. Gullområdene er der stjerner aktivt blir født. Kreditt: ESO/PHANGS

Skjønnheten i disse bildene er svimlende. Spiralgalakser - egentlig store flate disker med spiralmønstre i - har en tendens til å lage mange stjerner, så astronomene målrettet dem. Videre valgte de de som var mer eller mindre ansikt mot ansikt, slik at det minimerer å se gjennom disken; på denne måten er gassskyene lett å se og i stand til å bli undersøkt i høy oppløsning uten forstyrrelser. Dette er i utgangspunktet en sjekkliste for å lage intenst flotte bilder.

Vitenskapen de søker er dyp. Vi forstår mye om hvordan stjerner dannes, men vi forstår fortsatt ikke ting som hvordan prosessen starter i utgangspunktet; hva er det egentlig som får en kald gasssky til å kollapse? Kolliderer den med en annen sky, en kosmisk smashup som knuser både på en måte at de faller inn på seg selv og begynner å lage stjerner? Hva er de mellomliggende trinnene? Er de like overalt i en galakse?

Foretrekker stjerner å bli født nær galaksers sentre, eller lenger ut? Et sted i mellom? Dannes de lettere på innsiden av en spiralarm eller utsiden? Har størrelsen på gassskyen betydning? Gjør noen tåker lett til mer massive stjerner, stjerner som er bestemt til å eksplodere som supernovaer? Vi har noen generelle svar på disse spørsmålene, men vi vil detaljer .

Zoom inn

NGC 4254 er en spiralgalakse 50 millioner lysår fra jorden. Den opplever en forhøyet stjernedannelse, sett på dette bildet som de (oransje) områdene observert av ALMA i millimeter bølgelengder som viser kald gass. Kreditt: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS

betydningen av 1919

Og når vi snakker om det, påvirker stjerner deres fødested dypt etter at de er født. De blåser ut raske vinder av subatomære partikler og intenst ultrafiolett lys som tærer på gassen og støvet rundt dem, skjærer enorme hulrom og påvirker måten andre stjerner blir født på. De eksploderer også til slutt, og du kan bare satse på at det påvirker ting. En supernova er en skremmende hendelse, slipper ut så mye energi på få uker som solen vil i løpet av livet .

Svar på disse spørsmålene kan du bare finne ved å se på hva som skjer på både små og store skalaer i disse galakser, noe PHANGS er designet for å gjøre. Det var en tidlig utgivelse av ALMA -resultater i 2019, og deretter et mer komplett tidligere i år. Denne nye versjonen inkluderer MUSE -dataene, som er enorme: 15 millioner spektra på 30 000 nebulae, en skatt av astronomiske data som vil bli utvunnet i mange år i jakten på denne forståelsen.

Ikke bare det, men mange av disse galakser har blitt eller vil bli kartlagt av Hubble -romteleskopet, som gir enda høyere oppløsning, og prosjektet vil bli videreført med James Webb -romteleskopet, som skulle lanseres innen et år. Det vil oppnå ekstremt høyoppløselige bilder og spektra av disse galakser i infrarødt, og tilfører enda en del av det elektromagnetiske spekteret til dataene.

Jeg elsker dette. Jeg er en stor fan av ambisiøse, omfattende astronomiske undersøkelser som er utført for et bestemt formål, men som også gir samfunnet en omfattende og dyp database med observasjoner som kan brukes til en lang rekke andre prosjekter, hvorav mange har ikke engang blitt drømt. Men når noen unge astronomer tenker på noe kult å undersøke, vil disse dataene vente.

Og jeg kan ikke hjelpe det: Jeg elsker det når vitenskap og kunst går hånd i hånd på denne måten. Forskere er mennesker, og vi gisper etter og er forferdet over skjønnheten vi ser i himmelen. Observasjoner som disse vil fremme vår kunnskap om universet rundt oss og hjelpe oss med å svare på store spørsmål, som: Hvordan kom vi hit?