Twee onderzoeksteams gebruikten een kaart van NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA, om nieuwe bevindingen te ontdekken over de vorming van sterren in de iconische Paardenkopnevel van Orion. De kaart onthult essentiële details om een ​​volledig begrip te krijgen van het stof en gas dat betrokken is bij stervorming.

De Paardekopnevel is ingebed in de veel grotere Orion B gigantische moleculaire wolk en is extreem dicht, met genoeg massa om ongeveer 30 zonachtige sterren te maken. Het markeert de grens tussen de omringende koude moleculaire wolk - gevuld met de grondstoffen die nodig zijn om sterren en planetaire systemen te maken - en het gebied in het westen waar zich al massieve sterren hebben gevormd. Maar de straling van de sterren erodeert die grondstoffen. Terwijl de koude moleculen, zoals koolmonoxide, diep in de dichte nevel worden beschermd tegen deze straling, moleculen op het oppervlak worden eraan blootgesteld. Dit veroorzaakt reacties die de stervorming kunnen beïnvloeden, inclusief de transformatie van koolmonoxidemoleculen in koolstofatomen en ionen, ionisatie genoemd.

Een team, onder leiding van John Bally van het Center for Astrophysics and Space Astronomy, aan de Universiteit van Colorado in Boulder, wilde weten of de intense straling van nabije sterren sterk genoeg is om het gas in de nevel samen te drukken en nieuwe stervorming te veroorzaken. Ze combineerden gegevens van SOFIA en twee andere observatoria om een ​​veelzijdig beeld te krijgen van de structuur en beweging van de moleculen daar.

Bally's team ontdekte dat de straling van de nabije sterren heet plasma creëert dat het koude gas in de Paardekop comprimeert. maar de compressie is onvoldoende om de geboorte van extra sterren te veroorzaken. Hoe dan ook, ze leerden belangrijke details over de structuur van de nevel.

De straling zorgde ervoor dat een destructieve ionisatiegolf over de wolk stortte. Die golf werd tegengehouden door het dichte deel van de wolk, waardoor de golf zich eromheen wikkelt. De Horsehead ontwikkelde zijn iconische vorm omdat hij dicht genoeg was om de vernietigende krachten van de ionisatiegolf te blokkeren.

"De vorm van de iconische Paardekopnevel spreekt tot de beweging en snelheid van dit proces, " zei Bally. "Het illustreert echt wat er gebeurt als een moleculaire wolk wordt vernietigd door geïoniseerde straling."

Onderzoekers proberen te begrijpen hoe sterren gevormd zijn in de Paardekopnevel - en waarom andere sterren dat niet deden - omdat de nabijheid van de aarde astronomen in staat stelt om het tot in detail te bestuderen. Dit geeft aanwijzingen over hoe sterren zich kunnen vormen in verre sterrenstelsels die te ver weg zijn om fijne details duidelijk waar te nemen door zelfs de krachtigste telescopen.

"In onderzoeken als deze we leren dat stervorming een zelfbeperkend proces is, "zei Bally. "De eerste sterren die zich in een wolk vormen, kunnen de geboorte van extra sterren in de buurt voorkomen door aangrenzende delen van de wolk te vernietigen."

In een andere studie op basis van SOFIA's kaart, een team van onderzoekers onder leiding van Cornelia Pabst, van de Universiteit Leiden, Nederland, analyseerde de structuur en helderheid van het gas in koude donkere gebieden in en rond de Paardekopnevel. Dit gebied heeft heel weinig stervorming vergeleken met de Orion B-wolk of de Grote Nevel in Orion, ten zuidwesten van de Paardekopnevel. Pabst en haar team wilden de fysieke omstandigheden in het donkere gebied begrijpen die de stervormingssnelheid kunnen beïnvloeden.

Ze ontdekten dat de vorm, structuur en helderheid van het gas in de nevel passen niet in bestaande modellen. Verdere observaties zijn nodig om te onderzoeken waarom de modellen niet overeenkomen met wat werd waargenomen.

"We beginnen dat nu pas te begrijpen, ook al keken we maar naar een heel klein deel van deze moleculaire wolk, alles is ingewikkelder dan wat de modellen aanvankelijk aangaven, " zei Pabst. "Deze kaart is prachtig, waardevolle gegevens die we kunnen combineren met toekomstige waarnemingen om ons te helpen begrijpen hoe sterren lokaal worden gevormd, in onze melkweg, dus we kunnen dat dan relateren aan extragalactisch onderzoek."

De onderzoeken zijn gepubliceerd in de Astronomisch tijdschrift en Astronomie en astrofysica .

De Horsehead Nebula-kaart die door beide teams werd gebruikt, is gemaakt met behulp van SOFIA's verbeterde GREAT-instrument. Het werd geüpgraded om 14 detectoren tegelijk te gebruiken, dus de kaart is aanzienlijk sneller gemaakt dan op eerdere observatoria had kunnen zijn, die slechts een enkele detector gebruikt.

"We hadden dit onderzoek niet kunnen doen zonder SOFIA en zijn verbeterde instrument, geweldig." zei Bally. "Omdat het landt na elke vlucht, zijn instrumenten kunnen worden aangepast, geüpgraded en verbeterd op manieren die niet mogelijk zijn op in de ruimte gestationeerde observatoria. SOFIA is van fundamenteel belang voor de ontwikkeling van steeds krachtigere en betrouwbaardere instrumenten voor toekomstig gebruik in de ruimte."

SOFIA is een Boeing 747SP-jetliner die is aangepast om een ​​telescoop met een diameter van 100 inch te dragen.