Stervorming binnen interstellaire wolken van gas en stof, zogenaamde moleculaire wolken, gaat zeer snel maar zeer inefficiënt. Het grootste deel van het gas wordt verspreid door stellaire straling, het onthullen van sterrenstelsels als zeer dynamische systemen, zoals "kosmische ketels, " bestaande uit componenten die voortdurend van uiterlijk veranderen. Gebaseerd op nieuwe waarnemingen van het NGC 300-spiraalstelsel, een team van wetenschappers onder leiding van astrofysicus Dr. Diederik Kruijssen van de Universiteit van Heidelberg is er nu voor het eerst in geslaagd om de tijdevolutie van moleculaire wolken en het stervormingsproces daarin te reconstrueren. Hun analyse toont aan dat deze wolken kortlevende structuren zijn die snelle levenscycli ondergaan, gedreven door de intense straling van de pasgeboren sterren. De bevindingen zijn gepubliceerd in Natuur .

De waargenomen intensiteit van stervorming in het NGC 300 spiraalstelsel kan op twee manieren worden verklaard. Moleculaire wolken kunnen een zeer lange levensduur hebben en uiteindelijk al hun massa in sterren omzetten. In dit geval, de posities van jonge sterren moeten over het algemeen overeenkomen met die van de moleculaire wolken waaruit ze zijn gevormd. Alternatief, sterren kunnen zich zeer snel vormen in moleculaire wolken en het gas verspreiden met hun intense straling, waardoor slechts een kleine fractie van het gas beschikbaar is voor omzetting in sterren. In dit geval, jonge sterren en moleculaire wolken zouden zich over het algemeen op verschillende locaties moeten bevinden.

Om te beslissen welke van deze modellen van de moleculaire cloud-levenscyclus correct is, Dr. Kruijssen en zijn team combineerden twee verschillende sets waarnemingen van het NGC 300-sterrenstelsel, dat is ongeveer 6 miljoen lichtjaar verwijderd van de Melkweg. De eerste waarneming is een kaart van het door koolmonoxide uitgestraalde licht dat laat zien waar moleculaire wolken zich bevinden. De tweede is een kaart van hete, geïoniseerde waterstof die de posities van massieve, nieuw gevormde sterren. Deze kaarten zijn verkregen met behulp van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) van de European Southern Observatory (ESO) en de 2,2-metertelescoop van de Max Planck Society en ESO. De ALMA-waarnemingen zijn uitgevoerd door Dr. Andreas Schruba, wetenschapper aan het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching en een van de co-auteurs van de studie. De wetenschappers analyseerden de gegevens met behulp van een nieuwe statistische methode die bepaalt hoe moleculair gas en stervorming in sterrenstelsels op verschillende ruimtelijke schalen verband houden. Voor de eerste keer, deze methode maakt het mogelijk om de posities van moleculaire wolken en jonge sterren ten opzichte van elkaar nauwkeurig te kwantificeren.

Volgens de wetenschappers de resultaten lieten er geen twijfel over bestaan:de posities van moleculaire wolken en jonge, massieve sterren vallen zelden samen. Dit effect wordt sterker op kleinere schalen. De wetenschappers concluderen dat sterren zich zeer snel vormen, zodanig dat gas en jonge sterren verschillende, volgende fasen in de levenscyclus van moleculaire wolken.

"Onze bevindingen tonen aan dat stervorming zeer snel en zeer inefficiënt verloopt, " zegt dr. Kruijssen, onderzoeksgroepleider bij het Institute for Astronomical Computing. "Moleculaire wolken in NGC 300 leven ongeveer tien miljoen jaar en hebben slechts ongeveer 1,5 miljoen jaar nodig om te worden vernietigd, lang voordat de zwaarste sterren het einde van hun leven hebben bereikt en als supernova ontploffen." Dr. Mélanie Chevance, een onderzoeker in zijn team en ook co-auteur van het artikel, voegt toe:"De intense straling van jonge sterren verspreidt hun moedermoleculaire wolk door deze te verhitten en te verspreiden in de vorm van hete interstellaire gasbellen. Op deze manier, slechts twee tot drie procent van de massa in moleculaire wolken wordt daadwerkelijk omgezet in sterren."

Het team van onderzoekers wil nu hun nieuwe statistische methode toepassen op waarnemingen van zeer verre sterrenstelsels om af te leiden hoe stervorming in moleculaire wolken door de geschiedenis van het heelal is gegaan. "We gaan nu verder met het onderzoeken van de relatie tussen moleculaire wolken en jonge sterren in sterrenstelsels in de hele kosmos. In de nabije toekomst zullen we dit zal ons in staat stellen sterrenstelsels te begrijpen als verzamelingen van componenten die door stervorming gedreven levenscycli ondergaan en samen het uiterlijk van hun gastheerstelsels bepalen, " legt dr. Kruijssen uit.