Sterren zijn niet verlegen om hun geboorte aan te kondigen. Terwijl ze worden geboren uit de ineenstorting van gigantische wolken waterstofgas en beginnen te groeien, ze lanceren orkaanachtige winden en draaien, jets in de vorm van een gazonsproeier die in tegengestelde richtingen afschieten.

Deze actie snijdt enorme holtes uit in de gigantische gaswolken. Astronomen dachten dat deze stellaire driftbuien uiteindelijk de omringende gaswolk zouden opruimen, de groei van de ster stoppen. Maar in een uitgebreide analyse van 304 jonge sterren in het Orioncomplex, het dichtstbijzijnde grote stervormingsgebied bij de aarde, onderzoekers ontdekten dat gasopheldering door de uitstroom van een ster misschien niet zo belangrijk is bij het bepalen van de uiteindelijke massa als conventionele theorieën suggereren. Hun studie was gebaseerd op eerder verzamelde gegevens van de ruimtetelescopen Hubble en Spitzer van NASA en de Herschel Space Telescope van de European Space Agency.

De studie laat astronomen zich nog steeds afvragen waarom stervorming zo inefficiënt is. Slechts 30% van de aanvankelijke massa van een waterstofgaswolk eindigt als een pasgeboren ster.

Hoewel onze melkweg een immense stad is met minstens 200 miljard sterren, de details van hoe ze gevormd zijn, blijven grotendeels gehuld in mysterie.

Wetenschappers weten dat sterren ontstaan ​​door de ineenstorting van enorme waterstofwolken die onder de zwaartekracht worden samengeperst tot het punt waar kernfusie ontbrandt. Maar slechts ongeveer 30 procent van de aanvankelijke massa van de wolk eindigt als een pasgeboren ster. Waar gaat de rest van de waterstof heen tijdens zo'n vreselijk inefficiënt proces?

Er is aangenomen dat een pas gevormde ster veel heet gas afblaast door lichtzwaardvormige uitstromende jets en orkaanachtige winden die door krachtige magnetische velden vanaf de omringende schijf worden gelanceerd. Dit vuurwerk zou de verdere groei van de centrale ster moeten onderdrukken. Maar een nieuwe, uitgebreide Hubble-enquête laat zien dat deze meest voorkomende verklaring niet lijkt te werken, astronomen verbijsterd achterlatend.

Onderzoekers gebruikten eerder verzamelde gegevens van NASA's Hubble en Spitzer ruimtetelescopen en de Herschel Space Telescope van de European Space Agency om 304 zich ontwikkelende sterren te analyseren. protosterren genoemd, in het Orioncomplex, het dichtstbijzijnde grote stervormingsgebied bij de aarde. (Spitzer en Herschel zijn niet langer operationeel.)

In dit grootste onderzoek ooit naar opkomende sterren tot nu toe, onderzoekers ontdekken dat het opruimen van gas door de uitstroom van een ster misschien niet zo belangrijk is bij het bepalen van de uiteindelijke massa als conventionele theorieën suggereren. Het doel van de onderzoekers was om te bepalen of de uitstroom van sterren de inval van gas op een ster stopt en de groei ervan stopt.

In plaats daarvan, ze ontdekten dat de holtes in de omringende gaswolk, gevormd door de uitstroom van een zich vormende ster, niet regelmatig groeiden naarmate ze ouder werden, zoals theorieën voorstellen.

"In één stellair vormingsmodel, als je begint met een klein gaatje, naarmate de protoster snel meer geëvolueerd raakt, de uitstroom creëert een steeds grotere holte totdat het omringende gas uiteindelijk wordt weggeblazen, een geïsoleerde ster achterlatend, ", legt hoofdonderzoeker Nolan Habel van de Universiteit van Toledo in Ohio uit.

"Onze waarnemingen geven aan dat er geen progressieve groei is die we kunnen vinden, dus de holtes groeien niet totdat ze alle massa in de wolk naar buiten duwen. Dus, er moet een ander proces gaande zijn dat het gas verwijdert dat niet in de ster terechtkomt."

The team's results will appear in an upcoming issue of The Astrofysisch tijdschrift .

Een ster is geboren

During a star's relatively brief birthing stage, lasting only about 500, 000 jaar, the star quickly bulks up on mass. What gets messy is that, as the star grows, it launches a wind, as well as a pair of spinning, lawn-sprinkler-style jets shooting off in opposite directions. These outflows begin to eat away at the surrounding cloud, creating cavities in the gas.

Popular theories predict that as the young star evolves and the outflows continue, the cavities grow wider until the entire gas cloud around the star is completely pushed away. With its gas tank empty, the star stops accreting mass—in other words, it stops growing.

To look for cavity growth, the researchers first sorted the protostars by age by analyzing Herschel and Spitzer data of each star's light output. The protostars in the Hubble observations were also observed as part of the Herschel telescope's Herschel Orion Protostar Survey.

Then the astronomers observed the cavities in near-infrared light with Hubble's Near-infrared Camera and Multi-object Spectrometer and Wide Field Camera 3. The observations were taken between 2008 and 2017. Although the stars themselves are shrouded in dust, they emit powerful radiation which strikes the cavity walls and scatters off dust grains, illuminating the gaps in the gaseous envelopes in infrared light.

The Hubble images reveal the details of the cavities produced by protostars at various stages of evolution. Habel's team used the images to measure the structures' shapes and estimate the volumes of gas cleared out to form the cavities. Uit deze analyse blijkt they could estimate the amount of mass that had been cleared out by the stars' outbursts.

"We find that at the end of the protostellar phase, where most of the gas has fallen from the surrounding cloud onto the star, a number of young stars still have fairly narrow cavities, " said team member Tom Megeath of the University of Toledo. "So, this picture that is still commonly held of what determines the mass of a star and what halts the infall of gas is that this growing outflow cavity scoops up all of the gas. This has been pretty fundamental to our idea of how star formation proceeds, but it just doesn't seem to fit the data here."

Future telescopes such as NASA's upcoming James Webb Space Telescope will probe deeper into a protostar's formation process. Webb spectroscopic observations will observe the inner regions of disks surrounding protostars in infrared light, looking for jets in the youngest sources. Webb also will help astronomers measure the accretion rate of material from the disk onto the star, and study how the inner disk is interacting with the outflow.