science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Koude stofkernen in de centrale zone van de Melkweg

Een driekleurenbeeld van de centrale moleculaire zone van de Melkweg in dicht moleculair gas (rood), ver infrarood (groen), en nabij-infrarood (blauw); grote regio's zijn gelabeld. Astronomen hebben een nieuwe catalogus gemaakt van de dichtste, stervormende kernen in de regio. Krediet:Battersby et al. 2020

De centrale moleculaire zone (CMZ) van de Melkweg omspant de binnenste 1600 lichtjaar van de melkweg (ter vergelijking:de zon is 26, 600 lichtjaar verwijderd van het galactische centrum) en omvat een enorm complex van moleculaire wolken met ongeveer zestig miljoen zonnemassa's moleculair gas. Het gas in deze wolken bestaat onder meer extreme fysieke omstandigheden dan gemiddeld elders in de melkweg, met hogere dichtheden en temperaturen, meer intense druk, magnetische velden, en turbulentie, en hogere kosmische straling en ultraviolette en röntgenstraling. Het CMZ is daarom een ​​uniek laboratorium voor het bestuderen van stervorming:niet alleen worden deze omstandigheden zelden waargenomen in de rest van de Melkweg, ze lijken te lijken op de omstandigheden in extreem heldere stervormende sterrenstelsels in het vroege heelal en bieden een indirecte kijk op het begrijpen van de kosmische geschiedenis van stervorming die momenteel niet mogelijk is. Er is echter een puzzel:de stervormingssnelheid in het CMZ is veel minder dan verwacht, amper een tiende van een zonnemassa per jaar.

De geboorteplaatsen van sterren worden beschouwd als de dichtste gebieden in gigantische moleculaire wolken (GMC's), genaamd 'klontjes, ' waarvan de karakteristieke afmetingen één tot 10 lichtjaar bedragen. Deze klonten fragmenteren verder in door de zwaartekracht gebonden 'kernen' waarvan de karakteristieke afmetingen ongeveer tien keer kleiner zijn; individuele stellaire systemen kunnen dan uit de kernen worden gevormd. De aard van de overgangen tussen deze evolutionaire stadia vereist grote onderzoeken van zowel stervormende als niet-stervormende structuren over het hiërarchische continuüm van relevante schalen en fysieke omstandigheden. CfA-astronomen Cara Battersby, Erik Keto, Daniël Callanan, Nimesh Patel, Qizhou Zhang, en Volker Tolls en hun collega's hebben de CMZoom-enquête uitgebracht, een volledige en objectieve kaart van het gas met hoge dichtheid in de regio. Gebieden met een hoge dichtheid worden gekwantificeerd door de hoeveelheid moleculair waterstofgas langs hun gezichtslijnen en worden gekenmerkt door zoveel stof dat het zichtbare licht volledig wordt geblokkeerd.

Het onderzoek was het resultaat van een grote, 550 uur Submillimeter Array-programma en resulteerde in nieuwe catalogi van de compacte kernen in de regio. Er zijn 285 afzonderlijke kernen die ondubbelzinnig zijn ontdekt; nog eens 531 hebben meer voorlopige identificaties. De kernen in de CMZ, zoals elders, zijn potentiële locaties voor toekomstige sterrenhopen, maar heldere voor- en achtergrondemissie naar het galactische centrum maakt het moeilijk om de massa's van deze kernen precies te bepalen, waardoor deze kritische voorspeller van stervorming zeer onzeker is (de emissie is ook een van de redenen waarom het zo moeilijk was om deze catalogus voor te bereiden). De astronomen waren niettemin in staat om het maximale stervormingspotentieel van de kernen in hun catalogus te schatten door algemene maar realistische veronderstellingen te maken over de massa's van de kernen, temperaturen, en andere eigenschappen. Ze vinden een maximale potentiële stervormingssnelheid tussen 0,08-2,2 zonsmassa's per jaar, misschien zelfs zoveel als de huidige gemiddelde stervormingssnelheid in de hele melkweg. Het resultaat benadrukt de raadselachtige zwakte van de huidige stervorming in het CMZ. Het onderzoek, door alle kernen te catalogiseren voor studie, is een verdere stap op weg naar het begrijpen van stervorming in de extreme omgevingen die aanwezig zijn in de CMZ en het vroege heelal.