science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Webb legt een kosmische tarantula vast

In deze mozaïekafbeelding met een doorsnede van 340 lichtjaar toont Webb's Near-Infrared Camera (NIRCam) het stervormingsgebied van de Tarantulanevel in een nieuw licht, inclusief tienduizenden nooit eerder geziene jonge sterren die voorheen in kosmische stof. Het meest actieve gebied lijkt te schitteren met massieve jonge sterren, die lichtblauw lijken. Verspreid tussen hen bevinden zich nog steeds ingebedde sterren, die rood lijken, maar die nog uit de stoffige cocon van de nevel tevoorschijn moeten komen. NIRCam is in staat deze met stof omhulde sterren te detecteren dankzij de ongekende resolutie bij nabij-infrarode golflengten. Linksboven van de cluster van jonge sterren en de bovenkant van de holte van de nevel, toont een oudere ster prominent de kenmerkende acht diffractiepieken van NIRCam, een artefact van de structuur van de telescoop. Als hij de bovenste centrale piek van deze ster naar boven volgt, wijst hij bijna naar een opvallende bel in de wolk. Jonge sterren die nog steeds omgeven zijn door stoffig materiaal, blazen deze bel en beginnen hun eigen holte te vormen. Astronomen gebruikten twee van Webb's spectrografen om dit gebied nader te bekijken en de chemische samenstelling van de ster en het omringende gas te bepalen. Deze spectrale informatie zal astronomen vertellen over de leeftijd van de nevel en hoeveel generaties van stergeboorte deze heeft gezien. Verder van het kerngebied van hete jonge sterren krijgt koeler gas een roestkleur, wat astronomen vertelt dat de nevel rijk is aan complexe koolwaterstoffen. Dit dichte gas is het materiaal dat toekomstige sterren zal vormen. Terwijl de wind van de massieve sterren gas en stof wegvaagt, zal een deel ervan zich opstapelen en, met de hulp van de zwaartekracht, nieuwe sterren vormen. Krediet:NASA, ESA, CSA en STScI

Duizenden nooit eerder geziene jonge sterren zijn gespot in een stellaire kraamkamer genaamd 30 Doradus, vastgelegd door de NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope. De nevel, ook wel de Tarantulanevel genoemd vanwege het verschijnen van zijn stoffige filamenten in eerdere telescoopopnamen, is lange tijd een favoriet geweest voor astronomen die stervorming bestuderen. Naast jonge sterren onthult Webb ook verre achtergrondstelsels, evenals de gedetailleerde structuur en samenstelling van het gas en stof van de nevel.

Op slechts 161.000 lichtjaar afstand in het sterrenstelsel Grote Magelhaense Wolk is de Tarantulanevel het grootste en helderste stervormingsgebied in de Lokale Groep, de sterrenstelsels die zich het dichtst bij onze Melkweg bevinden. Het is de thuisbasis van de heetste, meest massieve sterren die bekend zijn. Astronomen hebben drie van Webb's infraroodinstrumenten met hoge resolutie op de Tarantula gericht. Gezien met Webb's Near-Infrared Camera (NIRCam), lijkt het gebied op het huis van een gravende vogelspin, bekleed met zijn zijde. De holte van de nevel in het midden van de NIRCam-afbeelding is uitgehold door blaarvorming van straling van een cluster van massieve jonge sterren, die lichtblauw fonkelen in de afbeelding. Alleen de dichtste omliggende gebieden van de nevel zijn bestand tegen erosie door de krachtige stellaire winden van deze sterren, waardoor pilaren worden gevormd die naar de cluster lijken terug te wijzen. Deze pilaren bevatten zich vormende protosterren, die uiteindelijk uit hun stoffige cocons tevoorschijn zullen komen en op hun beurt de nevel zullen vormen.

Credit:European Space Agency

Webb's Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) betrapte een zeer jonge ster die precies dat deed. Astronomen dachten eerder dat deze ster misschien wat ouder was en al bezig was een luchtbel om zich heen op te ruimen. NIRSpec toonde echter aan dat de ster nog maar net uit zijn pilaar begon te komen en nog steeds een isolerende stofwolk om zich heen hield. Zonder Webb's spectra met hoge resolutie bij infrarode golflengten, had deze aflevering van stervorming in actie niet kunnen worden onthuld.

Webb's Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) onthult wat er werkelijk aan de hand is in een intrigerend gebied van de Tarantulanevel. Astronomen richtten het krachtige instrument op wat leek op een kleine luchtbel in het beeld van Webb's Near-Infrared Camera (NIRCam). De spectra onthullen echter een heel ander beeld dan een jonge ster die een bel blaast in het omringende gas. De handtekening van atomaire waterstof, weergegeven in blauw, verschijnt in de ster zelf, maar niet direct eromheen. In plaats daarvan lijkt het buiten de "bubbel", welke spectra laten zien, is eigenlijk "gevuld" met moleculaire waterstof (groen) en complexe koolwaterstoffen (rood). Dit geeft aan dat de bel in feite de bovenkant is van een dichte pilaar van stof en gas die wordt opgeblazen door straling van de cluster van massieve jonge sterren rechtsonder (zie de volledige NIRCam-afbeelding). Het ziet er niet zo pilaarachtig uit als sommige andere structuren in de nevel, omdat er niet veel kleurcontrast is met het gebied eromheen. De harde stellaire wind van de massieve jonge sterren in de nevel breekt moleculen buiten de pilaar af, maar van binnen blijven ze bewaard en vormen ze een zachte cocon voor de ster. Deze ster is nog te jong om zijn omgeving op te ruimen door bellen te blazen - NIRSpec heeft vastgelegd dat hij net begint op te komen uit de beschermende wolk waaruit hij is gevormd. Zonder de resolutie van Webb bij infrarode golflengten zou de ontdekking van deze stergeboorte in actie niet mogelijk zijn geweest. Tegoed: NASA, ESA, CSA en STScI

Het gebied ziet er anders uit wanneer het wordt bekeken in de langere infraroodgolflengten die worden gedetecteerd door Webb's Mid-infrared Instrument (MIRI). De hete sterren vervagen en het koelere gas en stof gloeien. Binnen de sterrenkraamwolken duiden lichtpunten op ingebedde protosterren die nog steeds aan massa winnen. Terwijl kortere golflengten van licht worden geabsorbeerd of verstrooid door stofkorrels in de nevel, en daarom Webb nooit bereiken om te worden gedetecteerd, doordringen langere midden-infrarode golflengten dat stof, waardoor uiteindelijk een voorheen onzichtbare kosmische omgeving wordt onthuld.

Een van de redenen waarom de Tarantulanevel interessant is voor astronomen, is dat de nevel een soortgelijk type chemische samenstelling heeft als de gigantische stervormingsgebieden die zijn waargenomen op de 'kosmische middag' van het universum, toen de kosmos slechts een paar miljard jaar oud was en de ster formatie was op zijn hoogtepunt. Stervormende regio's in ons Melkwegstelsel produceren geen sterren in hetzelfde razende tempo als de Tarantulanevel, en hebben een andere chemische samenstelling. Dit maakt de Tarantula het dichtstbijzijnde (d.w.z. het gemakkelijkst in detail te zien) voorbeeld van wat er in het universum gebeurde toen het zijn schitterende middag bereikte. Webb zal astronomen de mogelijkheid bieden om waarnemingen van stervorming in de Tarantulanevel te vergelijken en te contrasteren met de diepe waarnemingen van verre sterrenstelsels door de telescoop uit het werkelijke tijdperk van de kosmische middag.

Ondanks duizenden jaren van sterrenkijken door de mensheid, bevat het stervormingsproces nog steeds veel mysteries - veel ervan vanwege ons eerdere onvermogen om scherpe beelden te krijgen van wat er gebeurde achter de dikke wolken van stellaire kraamkamers. Webb is al begonnen met het onthullen van een universum dat nog nooit eerder is gezien, en begint pas met het herschrijven van het geweldige scheppingsverhaal. + Verder verkennen

Webb onthult kosmische kliffen, glinsterend landschap van stergeboorte