Een enorme protoster, diep genesteld in zijn met stof gevulde sterrenkraamkamer, onlangs brulde tot leven, schijnt bijna 100 keer helderder dan voorheen. Deze uitbarsting, blijkbaar veroorzaakt door een lawine van stervormend gas dat op het oppervlak van de ster stort, ondersteunt de theorie dat jonge sterren intense groeispurten kunnen ondergaan die hun omgeving een nieuwe vorm geven.

Astronomen deden deze ontdekking door nieuwe waarnemingen van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili te vergelijken met eerdere waarnemingen van de Submillimeter Array (SMA) in Hawaï.

"We waren ongelooflijk gelukkig om deze spectaculaire transformatie van een jonge, massieve ster, " zei Todd Hunter, een astronoom bij het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Charlottesville, va., en hoofdauteur van een paper gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven . "Door een dichte stervormende wolk te bestuderen met zowel ALMA als de SMA, we konden zien dat er iets dramatisch had plaatsgevonden, een sterrenkwekerij in een verrassend korte tijd volledig veranderen."

In 2008, vóór het ALMA-tijdperk, Hunter en zijn collega's gebruikten de SMA om een ​​klein maar actief deel van de Kattenpootnevel (ook bekend als NGC 6334) waar te nemen, een stervormend complex op ongeveer 5, 500 lichtjaar van de aarde in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Schorpioen. Deze nevel lijkt in veel opzichten op zijn meer noordelijke neef, de Orionnevel, die ook bruist van jonge sterren, sterrenhopen, en dichte gaskernen die op het punt staan ​​sterren te worden. De Kattenpootnevel, echter, vormt in een sneller tempo sterren.

De eerste SMA-waarnemingen van dit deel van de nevel, genaamd NGC 6334I, onthulde wat een typische protocluster leek te zijn:een dichte wolk van stof en gas die verschillende nog steeds groeiende sterren herbergt.

Jonge sterren vormen zich in deze dicht opeengepakte gebieden wanneer gaszakken zo dicht worden dat ze onder hun eigen zwaartekracht beginnen in te storten. Overuren, schijven van stof en gas vormen zich rond deze opkomende sterren en trechteren materiaal op hun oppervlak om ze te helpen groeien.

Dit proces, echter, mogelijk niet helemaal langzaam en stabiel. Astronomen geloven nu dat jonge sterren ook spectaculaire groeispurten kunnen doormaken, perioden waarin ze snel massa krijgen door zich te verslinden met stervormend gas.

De nieuwe ALMA-waarnemingen van deze regio, genomen in 2015 en 2016, onthullen dat dramatische veranderingen plaatsvonden in de richting van een deel van de protocluster genaamd NGC 6334I-MM1 na de oorspronkelijke SMA-waarnemingen. Dit gebied is nu ongeveer vier keer helderder op millimetergolflengten, wat betekent dat de centrale protoster bijna 100 keer helderder is dan voorheen.

De astronomen speculeren dat in de aanloop naar deze uitbarsting, een ongewoon grote klomp materiaal werd in de accretieschijf van de ster getrokken, het creëren van een blokkade van stof en gas. Als er genoeg materiaal is verzameld, de blokkade barstte, het vrijgeven van een lawine van gas op de groeiende ster.

Deze extreme accretie-gebeurtenis verhoogde de helderheid van de ster aanzienlijk, het omringende stof verhitten. Het is zo heet, gloeiend stof dat de astronomen met ALMA hebben waargenomen. Hoewel soortgelijke gebeurtenissen zijn waargenomen in infrarood licht, dit is de eerste keer dat een dergelijke gebeurtenis is vastgesteld op millimetergolflengten.

Om ervoor te zorgen dat de waargenomen veranderingen niet het gevolg waren van verschillen in de telescopen of gewoon een fout in de gegevensverwerking, Hunter en zijn collega's gebruikten de ALMA-gegevens als een model om nauwkeurig te simuleren wat de SMA - met zijn meer bescheiden mogelijkheden - zou hebben gezien als hij soortgelijke waarnemingen zou hebben gedaan in 2015 en 2016. Door de werkelijke SMA-beelden van 2008 digitaal af te trekken van de gesimuleerde beelden, de astronomen bevestigden dat er inderdaad een significante en consistente verandering was in één lid van de protocluster.

"Toen we er zeker van waren dat we de twee sets observaties op een gelijk speelveld vergeleken, we wisten dat we getuige waren van een heel speciale tijd in de groei van een ster, " zei Crystal Brogan, ook met de NRAO en co-auteur op het papier.

Verdere bevestiging van deze gebeurtenis kwam van aanvullende gegevens die zijn verzameld door het Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory in Zuid-Afrika. Dit observatorium met één schotel observeerde de radiosignalen van masers in dezelfde regio. Masers zijn het natuurlijk voorkomende kosmische radio-equivalent van lasers. Ze worden aangedreven door een verscheidenheid aan energetische processen, inclusief uitbarstingen van snelgroeiende sterren.

De gegevens van het Hartebeesthoek-observatorium onthullen een abrupte en dramatische piek in de maser-emissie uit deze regio begin 2015, slechts een paar maanden voor de eerste ALMA-waarneming. Zo'n piek is precies wat astronomen zouden verwachten als er een protoster een grote groeispurt zou ondergaan.

"Deze waarnemingen voegen bewijs toe aan de theorie dat stervorming wordt onderbroken door een reeks dynamische gebeurtenissen die een ster vormen, in plaats van een soepele continue groei, " concludeerde Hunter. "Het vertelt ons ook dat het belangrijk is om jonge sterren te volgen op radio- en millimetergolflengten, omdat deze golflengten ons in staat stellen om in de jongste te kijken, meest diep ingebedde stervormingsgebieden. Door dergelijke gebeurtenissen in een vroeg stadium te vangen, kunnen nieuwe fenomenen van het stervormingsproces aan het licht komen."