Wetenschap
Drie jaar durende studie van jonge sterren met NASA's Hubble gaat een nieuw hoofdstuk in
In het grootste en een van de meest ambitieuze Hubble-ruimtetelescoopprogramma's die ooit zijn uitgevoerd, heeft een team van wetenschappers en ingenieurs gedurende een periode van drie jaar informatie verzameld over bijna 500 sterren. Deze inspanning biedt nieuwe inzichten in de vorming, evolutie en impact van de sterren op hun omgeving.
Dit uitgebreide onderzoek, genaamd ULLYSES (Ultraviolet Legacy Library of Young Stars as Essential Standards), werd in december 2023 voltooid en biedt een rijke spectroscopische dataset verkregen in ultraviolet licht die astronomen de komende decennia zullen gebruiken. Omdat ultraviolet licht alleen vanuit de ruimte kan worden waargenomen, is Hubble de enige actieve telescoop die dit onderzoek kan uitvoeren.
"Ik geloof dat het ULLYSES-project transformatief zal zijn en een impact zal hebben op de algemene astrofysica - van exoplaneten tot de effecten van massieve sterren op de evolutie van sterrenstelsels, tot het begrijpen van de vroegste stadia van het evoluerende universum", zegt Julia Roman-Duval, Implementation Team Lead voor ULLYSES bij de Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland. "Afgezien van de specifieke doelstellingen van het programma, kunnen de stellaire gegevens ook worden gebruikt op het gebied van de astrofysica op manieren die we ons nog niet kunnen voorstellen."
Het ULLYSES-team bestudeerde 220 sterren en combineerde deze waarnemingen vervolgens met informatie uit het Hubble-archief over 275 extra sterren. Het programma omvatte ook gegevens van enkele van 's werelds grootste en krachtigste telescopen op de grond en röntgenruimtetelescopen. De ULLYSES-dataset bestaat uit stellaire spectra, die informatie bevatten over de temperatuur, chemische samenstelling en rotatie van elke ster.
Eén type ster dat onder ULLYSES is bestudeerd, is een superhete, massieve, blauwe ster. Ze zijn een miljoen keer helderder dan de zon en gloeien fel in ultraviolet licht dat gemakkelijk door Hubble kan worden gedetecteerd. Hun spectra omvatten belangrijke diagnostiek van de snelheid van hun krachtige winden. De winden drijven de evolutie van sterrenstelsels aan en zorgen ervoor dat sterrenstelsels de elementen krijgen die nodig zijn voor leven. Deze elementen worden in de kernfusieovens van de sterren bereid en vervolgens in de ruimte geïnjecteerd als een ster sterft.
ULLYSES richtte zich op blauwe sterren in nabijgelegen sterrenstelsels die een tekort hebben aan elementen zwaarder dan helium en waterstof. Dit type sterrenstelsel was gebruikelijk in het zeer vroege heelal. "ULLYSES-waarnemingen zijn een opstapje naar het begrijpen van die eerste sterren en hun winden in het universum en hoe deze de evolutie van hun jonge gaststelsel beïnvloeden", zegt Roman-Duval.
De andere stercategorie in het ULLYSES-programma zijn jonge sterren die minder zwaar zijn dan onze zon. Hoewel ze koeler en roder zijn dan onze zon, ontketenen ze in hun beginjaren een stortvloed aan hoogenergetische straling, waaronder uitbarstingen van ultraviolet licht en röntgenstraling. Omdat ze nog steeds groeien, verzamelen ze materiaal uit hun omgeving en vormen ze schijven van stof en gas.
De Hubble-spectra omvatten belangrijke diagnostiek van het proces waarmee ze hun massa verwerven, inclusief hoeveel energie dit proces vrijgeeft aan de omringende planeetvormende schijf en de nabije omgeving. Het zinderende ultraviolette licht van jonge sterren beïnvloedt de evolutie van deze schijven terwijl ze planeten vormen, evenals de kansen op bewoonbaarheid van pasgeboren planeten. De doelsterren bevinden zich in nabijgelegen stervormingsgebieden in ons Melkwegstelsel.
Het ULLYSES-concept is ontworpen door een commissie van deskundigen met als doel Hubble te gebruiken om een historische reeks stellaire waarnemingen te verschaffen. "ULLYSES was oorspronkelijk bedoeld als een observatieprogramma dat gebruik maakte van de gevoelige spectrografen van Hubble. Het programma werd echter enorm verbeterd door door de gemeenschap geleide, gecoördineerde en aanvullende observaties met andere observatoria op de grond en in de ruimte", aldus Roman-Duval.
"Dankzij een dergelijke brede dekking kunnen astronomen de levens van sterren in ongekend detail onderzoeken en een uitgebreider beeld schetsen van de eigenschappen van deze sterren en hoe ze hun omgeving beïnvloeden."
Daartoe organiseerde STScI van 11 tot en met 14 maart een ULLYSES-workshop om het begin van een nieuw tijdperk van onderzoek naar jonge sterren te vieren. Het doel was om leden van de astronomische gemeenschap in staat te stellen samen te werken aan de gegevens, zodat ze momentum konden krijgen in de lopende analyses of nieuwe ideeën voor analyse konden op gang brengen. De workshop was een belangrijke stap in het optimaal benutten van deze historische spectrale bibliotheek, waarmee de belofte van ULLYSES werd waargemaakt.