science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De levensduur van massieve stervormingsgebieden

Een afbeelding van een gebied met zowel stervormende kernen (gezien in het rood) als sterloze klonten (de donkere gebieden). Astronomen hebben statistische studies van deze infraroodgegevens gecombineerd met submillimeterbeelden om de typische leeftijd van een massieve stervormende klomp te schatten op ongeveer een miljoen jaar. De rode gegevens zijn afkomstig van Herschel 70 micron afbeeldingen, de groene en blauwe zijn van Spitzer IRAC-afbeeldingen op 8 en 4,5 micron. Krediet:Battersby et al.

Astronomen kunnen ruwweg inschatten hoe lang het duurt voordat een nieuwe ster wordt gevormd:het is de tijd die materiaal in een gaswolk nodig heeft om in vrije val in te storten, en wordt bepaald door de massa, de grootte van de wolk, en zwaartekracht. Hoewel een benadering, dit scenario van snelle, dynamische stervorming komt overeen met veel waarnemingen, vooral van bronnen waar nieuw materiaal de cloud in kan stromen, misschien langs filamenten, om gestage activiteit te behouden. Maar deze eenvoudige afbeelding is misschien niet van toepassing in de grootste systemen met sterclusters en zware sterren. In plaats van een snelle ineenstorting, het proces daar kan worden geremd door druk, turbulentie, of andere activiteiten die het vertragen.

CfA-astronoom Cara Battersby en twee collega's bestudeerden de formatie, vroege evolutie, en levensduur van stervormingsgebieden met een hoge massa en hun vroegste evolutionaire fasen in dichte, moleculaire gebieden. Deze klonten hebben gasdichtheden van wel tien miljoen moleculen per kubieke centimeter (tienduizenden keren hoger dan typisch in gaswolken); het stof dat bij dit gas hoort, blokkeert het externe sterlicht, het materiaal erg koud achterlaten, slechts enkele tientallen graden boven het absolute nulpunt. De gebruikelijke methode om deze klonten te identificeren is met submillimetertelescopen, die beelden van de lucht maken; geautomatiseerde algoritmen kunnen de beelden vervolgens verwerken om koude bosjes te identificeren en te karakteriseren. Het probleem is dat zelfs een stille klomp subregio's van activiteit kan bevatten die niet worden opgemerkt met de relatief slechte ruimtelijke resoluties van de submillimetertelescopen die worden gebruikt om catalogi van deze regio's samen te stellen.

In plaats van te vertrouwen op de submillimeterafbeeldingen van de hele bosjes, de astronomen onderzochten elk van de veelvouden, individuele pixels in elk klompbeeld en vergeleek de resultaten met gegevens van infrarood en ver infrarood. Deze infraroodbeelden tonen heter materiaal, inclusief die van kleine ingebedde bronnen die mogelijk zijn overweldigd in de grotere afbeelding. Het infrarood signaleert de aanwezigheid van stervormingsactiviteit in de klomp, en kenmerkt ook de stoftemperaturen (die iets hoger zijn wanneer dergelijke activiteit aanwezig is). De auteurs verankeren hun tijdschema aan bronnen die methanolmasers worden genoemd, gevonden in stervormingsgebieden, die ongeveer 35 duren, 000 jaar. Deze masers worden gezien in veel van de dichte bosjes, en redelijke schattingen van hun eigenschappen beperken de leeftijd van de bosjes waarin ze zich bevinden.

De statistieken van alle submillimeter- en infraroodklonten geven vervolgens een schatting van de typische waarden van de levensduur van een klonter. De astronomen ontdekken dat klonten zonder ingebedde sterren tussen de 0,2 en 1,7 miljoen jaar meegaan. terwijl die met sterren slechts ongeveer de helft van die tijd meegaan. De tijden, in het geval van stervorming, een bereik hebben van ongeveer 0,4 - 2,4 vrije valtijden, in goede overeenstemming met de modellen. De resultaten tonen ook aan dat het meeste gas met hoge dichtheid wordt gevonden in klonten zonder een ster met een hoge massa (echter, er kan klein zijn, lichte sterren aanwezig).