I henhold til Nebula-hypotesen dannes stjerner og deres planetsystemer fra kæmpe skyer af støv og gas. Efter at have gennemgået gravitationskollaps i midten (hvilket skaber stjernen), danner det resterende stof en akkretionsskive i kredsløb omkring den. Over tid fødes denne sag til stjernen - hvilket tillader den at blive mere massiv - og fører også til oprettelsen af et planetsystem.
Og indtil denne uge var Nebula-hypotesen netop det. I betragtning af den involverede afstand og det faktum, at dannelsen af stjernesystemer tager milliarder af år, er det svært at være i stand til at være vidne til processen i forskellige faser. Men takket være indsatsen fra forskerteam fra USA og Taiwan har astronomer nu fanget det første klare billede af en ung stjerne omgivet af en akkretionsdisk.
Som de forklarede i deres papir - “First Detection of Equatorial Dark Dust Lane in a Protostellar Disk at Submillimeter Wavelength”, som for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige fremskridt - disse diske er vanskelige at løse rumligt på grund af deres små størrelser. Ved at bruge Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - som tilbyder en hidtil uset opløsning - var de imidlertid i stand til at løse en stjernes disk og studere den i detaljer.
Det pågældende protostellære system er kendt som HH 212, et ungt stjerne-system (40.000 år gammelt) beliggende i Orion-stjernebilledet, omtrent 1300 lysår fra Jorden. Dette stjernesystem er kendt for sin kraftfulde bipolære stråle - dvs. de kontinuerlige strømme af ioniseret gas fra dets poler - som antages at forårsage, at det hæfter materiale mere effektivt. På grund af sin alder og dens position i forhold til Jorden har dette protostarsystem været et populært mål for astronomer i fortiden.
Grundlæggende er det faktum, at det stadig befinder sig i en tidlig fase af dannelsen (og det faktum, at det kan ses kant-på), stjernesystemet ideelt til at studere udviklingen af stjerner med lav masse. Tidligere søgninger havde imidlertid en maksimal opløsning på 200 AU, hvilket betød, at astronomer kun var i stand til at få et antydning af en lille støvet disk. Denne disk optrådte som en fladet konvolut, der spiraliserede mod protostaren i midten.
Men med ALMAs opløsning (8 AU, eller 25 gange højere), var forskerteamet ikke kun i stand til at opdage overtrædelsesdisken, men også i stand til rumligt at løse sine støvemissioner ved submillimeterbølgelængden. Som Chin-Fei Lee - en forsker ved Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) i Taiwan og hovedforfatteren på papiret - sagde i en pressemeddelelse fra ALMA:
”Det er så forbløffende at se en så detaljeret struktur på en meget ung akkretionsdisk. I mange år har astronomer søgt efter tiltrædelsesskiver i den tidligste fase af stjernedannelse, for at bestemme deres struktur, hvordan de er dannet og hvordan akkretionsprocessen finder sted. Nu bruger vi ALMA med sin fulde opløsningsstyrke, detekterer vi ikke kun en akkretionsdisk, men løser den også, især dens lodrette struktur, i detaljer. ”
Hvad de observerede var en disk, der har en radius på cirka 60 astronomiske enheder, som er lidt større end afstanden fra Solen og yderkanten af Kuiper Belt (50 AU). De bemærkede også, at disken var kompromitteret med silikatmineraler, jern og andet interstellært stof og bestod af et fremtrædende ækvatorialt mørkt lag, der var klemt fast mellem to lysere lag.
Denne kontrast mellem lyse og mørke sektioner skyldtes relativt lave temperaturer og høj optisk dybde nær diskens centrale plan. I mellemtiden udviste lagene over og under det centrale plan større absorption i både de optiske og nær-infrarøde lysbølgelængder. På grund af dette lagdelige udseende beskrev forskerteamet det som at ligne "en hamburger".
Disse observationer er spændende nyheder for det astronomiske samfund, og ikke kun fordi de er en første. Derudover repræsenterer de også en ny mulighed for at studere små diske omkring de yngste protostarer. Og med de typer af højopløsningsafbildning, der muligvis er lavet af ALMA og andre næste generations teleskoper, vil astronomer være i stand til at placere nye og stærkere begrænsninger på teorier, der vedrører dannelse af disk.
Som Zhi-Yun Li fra University of Virginia (medforfatteren til undersøgelsen) udtrykte det:
”I den tidligste fase af stjernedannelse er der teoretiske vanskeligheder med at fremstille en sådan skive, fordi magnetiske felter kan bremse rotationen af kollapsende materiale, hvilket forhindrer, at en sådan disk dannes omkring en meget ung protostar. Denne nye konstatering indebærer, at magnetfeltets forsinkende virkning i diskdannelse muligvis ikke er så effektiv, som vi troede før. ”
En chance for at se stjerner og planetariske systemer i deres tidligste fase af dannelsen og en chance for at teste vores teorier om, hvordan det hele foregår? Bestemt ikke noget, der sker hver dag!
Og sørg for at nyde denne video af observationen, høflighed af ALMA og fortalt af Dr. Lee:
