Väte glöder i en planetbildande skiva i Orionnebulosan

 

Bild wikipedia Orionnebulosan fotograferad i synligt ljus.

De flesta stjärnor bildas i molekylära moln i stjärnhopar där specifika miljöförhållanden existerar i molekylmolnen. Närliggande massiva stjärnor kan också påverkas genom intensiv joniserande strålning vilket kan skapa ett skal av joniserad gas runt en protoplanetär skiva och sända ut unika spektrallinjer av väterekombination.

Nyligen har ett forskarlag under ledning av Ryan Boyden (University of Virginia) använt data från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMAteleskopet i Chile) till att identifiera de karakteristiska radiorekombinationslinjerna som associeras med joniserade skal som omger protoplanetära skivor runt stjärnor av vårt solsystems storlek i Orionnebulosan vilken finns 1000 ljusår bort.

Ryan Boyden vid University of Virginia och hans forskarlag använde data från tidigare ALMA-observationer för att undersöka den joniserade gasen som omger 200 protoplanetära skivor av stjärnor i Orionnebulosan. Av dessa identifierades 17 proplyder (förkortning för joniserad protoplanetär skiva) genom en särskild väterekombinationslinje.

Även om joniserat väte är vanligt i energirika miljöer som dessa stjärnbildningsområden, sökte Boyden och hans team efter den specifika signatur som frigörs när en fri elektron kombineras med en vätejon och "faller" från vätets 42:a energinivå till dess 41:a energinivå. Fallet, som kallas H41α-rekombinationslinjen, är tydligt igenkännbart inom de 3,1 mm radiovåglängder som ALMA observerar.

"Linjer med längre eller kortare våglängder kommer var och en att berätta något annat om det joniserade gasskalet", förklarar Boyden. – H41α är den linje som vi har turen att redan ha med i våra observationer. Den är perfekt för att ge oss information om temperaturen och densiteten hos den joniserade gasen och den är också en lyckosam matchning till ALMA:s känslighet. ALMA är det mest kraftfulla radioteleskopet i världen, med den bästa vinkelupplösningen, och det är unikt känsligt för att hitta H41α-linjerna vid dessa våglängder. 

Det är vad ALMA är bra på att göra och att göra det effektivt, beskriver Boyden. Förutom H41α-rekombinationslinjerna identifierade Boyden och hans team också intressanta He41α-linjer, vilket indikerar en potentiell skillnad från den förväntade förekomsten av helium i regionen. Boyden erkänner att intilliggande koldioxidutsläpp kan förorena dessa heliumlinjer och han spekulerar i vad nästa steg i den tekniska utvecklingen av radioteleskopinterferometri blir. 

Vattens kretslopp i en protoplanetär skiva i Orionnebulosan

 

Vatten är en viktig ingrediens för uppkomsten av liv som vi förstår det. På jorden bildades det mesta av vattnet som nu finns i haven långt före solsystemets uppkomst i kalla områden i den interstellära rymden där en temperatur av -250 °C råder. En del av detta vatten kan ha förstörts och återbildats vid högre temperaturer (100-500 °C) när solsystemet fortfarande bara bestod av en protoplanetär skiva bestående av gas och stoft som kretsade kring vår unga sol som var under bildning.

Ett internationellt forskarlag där bland andra de västerländska astrofysikerna Els Peeters och Jan Cami ingick har upptäckt att en stor mängd vatten har förstörts och återbildats i en protoplanetär skiva i centrum av Orionnebulosan.

Upptäckten gjordes genom ett originellt tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som kombinerar observationer från James Webb Space Telescope (JWST) och kvantfysikberäkningar.

"Det är så imponerande att vi på bara några pixlar av observationerna och genom att fokusera på några av linjerna kan räkna ut att ett helt hav av vatten avdunstar varje månad", beskriver Peeters, en av huvudforskarna för PDRs4All och fakultetsmedlem vid Western's Institute for Earth and Space Exploration.

För att förstå denna gåtfulla återvinning av vatten riktades det internationella astronomiteamet JWST mot "d203-506", en protoplanetär skiva som finns i Orionnebulosan. Det visade sig att den intensiva ultravioletta strålningen som produceras av massiva stjärnor leder till att vatten i d203-506 förstörs och återbildas vilket gör skivan till ett interstellärt laboratorium.

Ett samarbete med experter på kvantdynamik från Madrid Deep Space Communications Complex (Spanien) och Leidenobservatoriet (Nederländerna) blev nyckeln till att förstå hur bildandet och förstörelsen av molekyler som finns mer än 1 000 ljusår bort kunde observeras.

När vatten förstörs av ultraviolett ljus frigörs en hydroxylmolekyl, följt av en emission av fotoner och kan som upptäcktas av JWST (James Webbteleskopet). Totalt uppskattas det att vatten motsvarande alla jordens hav förstörs och återbildas i d203-506-skivan varje månad.

Men det slutar inte där. Genom en liknande mekanism avslöjar JWST att hydroxyl som är en viktig mellanprodukt i bildandet av vatten också produceras i överflöd här av atomärt syre. En del av det vatten som utgör jordens hav kan ha gått igenom en cykel likt ovan.

Studien, som är en del av PDRs4All Early Release Science-programmet leds av doktoranden Marion Zannese vid University Paris-Saclay, publicerades i dagarna i Nature Astronomy.

Bild vikipedia. Orionnebulosan fotograferad i synligt ljus.

Svårförklarade objekt flyter genom Orionnebulosan i parformation

 

James Webb Space Telescope har upptäckt dussintals objekt som verkar bryta fysikens lagar och som flyter genom rymden i par. Forskare förstår inte vad de är.

Fritt drivande genom Orionnebulosan med en massa  som Jupiter har upptäckts. Sammanlagt 42 par. Varje parobjekt kretsar sin partner upp till 390 gånger avståndet mellan jorden och solen. Objekten är för små för att vara stjärnor men eftersom de existerar i par är det osannolikt att de är fritt svävande planeter som kastas ut från något solsystem.

 Forskarna publicerade sina resultat den 2 oktober på förtrycksdatabasen arXiv. Hur par av unga planeter kan kastas ut samtidigt och förbli bundna till varandra om än svagt vid relativt breda separationer från varandra är oklart, beskriver forskarna i tidningen. De föreslår istället att det kan vara en ny ännu ej förstådd bildningsmekanism som är svaret på de udda paren.

Paren driver genom Orionnebulosan, ett stjärnbildande område ungefär 1300 ljusår från jorden som består av plymer av stormig gas genomborrad av strålar av stjärnljus. Observationer från markbaserade teleskop har tidigare gett tips till forskarna att även andra mystiska objekt döljs i gasmolnet. Sedan upptäckten har  uppföljningsobservationer gjorts med James Webb Space Telescope.

Föremålen är gasjättar ungefär en miljon år gamla med temperaturer runt 700 grader Celsius. Deras böljande mantlar består främst av kolmonoxid, metan och ånga.

Men det som verkligen förbryllade astronomerna är att många av objekten drar fram i parkonstellation.

Stjärnor kan ta tiotals miljoner år att förvandlas från kollapsande moln av kallt damm och gas till svagt glödande protostjärnor innan de så småningom smälter samman till gigantiska klot av fusionsdriven plasma och blir en sol. När en stjärna bildas snurrar den gasmolnet som den matas med och väver runt sig en skiva av strödda rester från vilka planeter kan bildas. Ibland kan denna skiva splittras i förtid och en glob av materia skapar en andra stjärna bredvid den först bildade och  ett binärt system föds (en dubbelstjärna).

Den teoretiska nedre gränsen för att ett objekt ska bildas ur stjärnliknande molnkollaps är att det bildade objektet blir i en storlek av ungefär tre Jupitrar. Detta gör förekomsten av dessa nu upptäckta pardrivande objekt (som var och en har massor nära en Jupiter) svåra att förklara med nuvarande kunskap De är möjligen utkastade planeter, men hur deras binära relation då uppstått och består efter att ha spottas ut från ett solsystem är svårt att förklara. Alternativt kan de vara en ny kategori av misslyckade stjärnor men hur de blev så små är då ett mysterium. Framtida forskning får lösa gåtan behövs.

Inlägget ovan är en sammanfattning från https://www.livescience.com/  och en artikel av   Ben Turner  a U.K. based staff writer at Live Science.

Bild wikimedia på Orionnebulosan.

Hubbleteleskopet har upptäckt stora utflöden av gas från nybildade stjärnor.

 

Stjärnor tillkommer genom kollaps av gigantiska moln och gravitation i den processen av vätgas som förtätas. I skedet uppstår då orkanliknande vindar och snurrande spridda jetstrålar i motsatt riktning av där  gasens kondensation uppstår som mest. Detta sker i själva stjärnbilningsprocessen.  Händelsen skär ut enorma håligheter i de gigantiska gasmolnen.

Astronomer ansåg tidigare att stjärnbildning så småningom förtunnade det omgivande gasmolnet vilket stoppade stjärnans fortsatta tillväxt. Men i en omfattande analys av 304 nybildade stjärnor i Orionnebulosan (ett stort gasmoln) i den närmsta stora stjärnbildande regionen till jorden upptäckte forskare att gas genom en stjärnas utflöde kanske inte är så viktigt för att bestämma stjärnans slutliga massa som konventionella teorier antyder.

Studien baserades på tidigare insamlade data från NASA:s rymdteleskop Hubble, Spitzertelekopet och Europeiska rymdorganisationens rymdteleskop Herschel.

Forskare vet att stjärnor bildas ur kollapsen av enorma vätemoln som pressats under gravitation till den punkt där kärnfusion antänds. Men bara cirka 30 procent av molnets massa som ingår i denna process  slutar som en nyfödd stjärna. Man frågar sig då, vart tar resten av vätgasen vägen under en så ineffektiv process?

Det har antagits att en nybildande stjärna blåser ifrån sig mycket het gas genom jetformade  utflödesstrålar (jetstrålar) och orkanliknande vindar som lanseras från den omringande skivan av det kraftfulla magnetfältet. Dessa fyrverkerier bör ge ytterligare tillväxt till förtätning (densitet) av stjärnan. Men en ny, omfattande Hubble-undersökning med tillägg av Spitzerteleskopets observationer visar att denna förklaring inte verkar vara sanningen vilket får astronomer förbryllade. I denna vilket är den största undersökning någonsin av nya stjärnors tillkomst  finner forskare att gasutsläpp från en stjärnas utflöde kanske inte är så viktigt för att bestämma dess slutliga massa som konventionella teorier antyder. Forskarnas mål var att avgöra om stjärnutflöden stoppar gasens infall på en stjärna och hindrar den från att växa (i storlek som densitet). Inget kunde bevisas av detta antagande.

 

Istället fann de att hålrummen i det omgivande gasmolnet skulpterade av en formande stjärnas utflöde inte växte enligt teorin. En stjärnas relativt korta födelsestadium som bara varar i cirka 500000 år formar denna. Det som blir rörigt är att när stjärnan växer uppstår en vind, liknande vattenspridare över en gräsmatta i sitt strålande i motsatt riktning mot intaget av gravitationsförfarandet av gasen. Dessa utflöden gör hål i det omgivande molnet i form av håligheter i gasen.

 

Populära teorier förutspår att när den unga stjärnan utvecklas och utflödena fortsätter, blir håligheterna bredare tills hela gasmolnet runt stjärnan helt skjuts bort. Vi finner att i slutet av den protostellära fasen, där det mesta av gasen har fallit ifrån det omgivande molnet till stjärnan, har ett antal unga stjärnor fortfarande ganska små håligheter i gasens utflödesriktning", säger medarbetare Tom Megeath vid University of Toledo. "Så den här bilden som fortfarande ofta hålls som sann av vad som bestämmer en stjärnas massa och det som stoppar gasens fall är att denna växande utflödeshålighet skopar upp ny omgivande gas till stjärnan. Detta har varit ganska grundläggande för vår uppfattning om hur stjärnbildningen fortskrider, men det verkar inte passa insamlade data här.

 

Framtida teleskop som NASA:s kommande James Webb Space Telescope kommer att sondera djupare in i en protostars formationsprocess. Webbspektroskopiska observationer kommer att observera de inre regionerna av skivor som omger protostjärnor i infrarött ljus och leta efter jetstrålar i de yngsta källorna. Webb kommer också att hjälpa astronomer att mäta materials ackreationhastighet från skivan till stjärnan och studera hur den inre skivan interagerar med utflödet.

Slutsatsen just nu är att vi inte helt förstår processen min anm. Men man kan dra slutsatsen att något bestämmer en stjärnas storlek och densitet. En gräns som gör att den inte förtätas ytterligare eller förstoras ytterligare. Men vad sätter den gränsen?

Bild ovan Venus . Hör egentligen inte till inlägget men ett intressant foto som kan ge lite mer kunskap om vad Venus är. Temperaturen där är  mellan 400-500C och en yta och färg som kan liknas vid en rund slickepinne av kola (se kolaformationen). Foto dremstime.org.  NASAs fotot ovan inlägget  taget Venera robot 1982. En intressant bild som visar den inte så trevliga men heta ytan på planeten Venus.  Nog är Mars mer tilltalande.

V1787 Ori A med sin följeslagare stjärnan V1787 Ori B

 

Solen V1787 Ori A finns cirka 1260 ljusår bort och ligger i den stjärnbildande regionen L1641 i molekylmolnet Orion A (Orionnebulosan). V1787 Ori A  är en ung (mindre än 10 miljoner år gammal) stjärna. På ett avstånd av 2577 AU (AU är astronomisk enhet och 1 AU är avståndet solen Jorden så i detta fall blir avståndet 2577 gånger avståndet jorden - solen) från V1787 Ori A finns stjärnan V1787 Ori B.

V1787 Ori A  är av spektraltyp A5 . Baserat på tidigare studier har objektet klassificerats som en Herbig Ae-stjärna  . Massan av V1787 Ori A beräknas vara ca 1,66 solmassor (den är en dvärgstjärna). Studien bekräftade att de två stjärnorna ingår i L1641 en stjärnbildande region. Massan av V1787 Ori B uppmättes till ca 0,39 solmassor (även denna är en dvärgstjärna), systemets massförhållande är ungefär 0,23 solmassor. Ett sådant lågt massförhållande finns sällan bland de kända Herbig Ae / Be binära systemen. 

En del nytt hoppas jag finns om stjärnor i detta inlägg att begrunda. Tänker då på Herbig Ae-stjärnor följ länken om detta ovan.

Bild på Orion A eller Orionnebulosan där ovanstående stjärnor finns. Bilden är från vikimedia.

Trapezium-klustret, ska nu undersökas

Orionnebulosan är hem för en livlig stjärnpbildningsplats som kallas Trapezium Cluster. Här finns ungefär tusen mycket unga stjärnor inklämda i ett utrymme på 4 ljusår i diameter. Stjärnor som är runt en miljon år gamla vilket är mycket ungt i detta sammanhang. Om vi räknar vårt solsystem som en medelålders person skulle stjärnorna i Trapezium vara enbart jämförbart vara som ett tre eller fyra dagar gammalt barn.


Astronomer ska använda  James Webbteleskopet ett kraftfullt rymdteleskop som arbetar i det infraröda fältet för att studera dessa unga stjärnor inklusive de bruna dvärgarna och proto planetära diskar där troligen planeter bildas.


Men det blir inte nu, då James Webb Space Teleskopet inte är i drift ännu men kommer att blir världens främsta rymdvetenskapliga observatorium när det lanseras 2021. Det kommer att lösa mysterier i vårt solsystem och se bort mot avlägsna världar runt andra stjärnor och sondera mystiska strukturers ursprung i universum och vår plats i kosmos. James Webbteleskopet är ett internationellt program leds av NASA med partners, ESA (European Space Agency) och Canadian Space Agency är involverade. 


Anledningen till att Trapezium Clustert i Orionnebulosan är som det verkar i dag först ut att undersökas är att detta är den  närmaste regionen av massiv stjärnbildning från oss räknat, säger McCaughrean en av forskarna vid James Webb. "Det finns platser närmare solen som har unga låg-massa stjärnor men det finns ingen närmare plats som har så varierat utbud av objekt att undersöka ”(bruna dvärgar. Gasplaneter gasmoln mm min anm.) 


Bortsett från att undersöka klustrets unga stjärnor, kommer forskarna att bland annat titta på bruna dvärgar där. Bruna dvärgar är objekt som bildas likt stjärnor via gravitationskollapsen av moln av gas och damm men inte har tillräckligt med material för att utveckla temperatur och tryck för att vätefusion ska uppkomma och ses därför  som misslyckade stjärnbildningar.


Även mindre objekt som gasplaneter som Jupiter och Saturnus ska undersökas i klustret. Om det bildas stenplaneter just nu i skivor runt solar ska även undersökas.


McCaughrean och hans team försöker svara på  frågan. "Kan vi hitta någon form av egenskaper som dessa objekt uppvisar för att hjälpa oss att räkna ut om det bildads planeter i isolering eller snarare faktiskt bildadas  planeter i omloppsbana runt stjärnor och dessa blir utslängda i någon form av interaktion?" Vissa nyfödda stjärnor i denna plantskola omges av skivor av gas och damm som visas som silhuetter mot den ljusa nebulosan. Astronomer anser att planeter bör ha börjat bildas i dessa diskar. 


Säkert kommer ny kunskap (min anm) ur detta men vi får vänta tills teleskopet är igång 2021.


Bild från vikipedia  som visar Trapezium i optiskt (vänster) och infrarött ljus (höger) från Hubble. NASA foto.

Det är i Orionnebulosan Hubbleteleskopet gjort en ny upptäckt, en stor mängd bruna dvärgar

Hubbleteleskopet söker och finner nya ting däruppe som ger ny kunskap både ofta och överraskande.

En av de nyaste upptäckterna är gjorda i Orionnebulosan vilken ligger 1350 ljusår från oss. En nebulosa är ett åtskilliga ljusår stort gas- och dammoln.

I just denna har nu den största samlingen hittills på en plats med mångfald av bruna dvärgar upptäckts. Bruna dvärgar är objekt vilka misslyckats bli så varma att de blivit stjärnor men varma nog för att inte kallas planeter. Helt enkelt misslyckade stjärnbildningar. Processen för att bli tillräckligt varma uteblev.

I övrigt finns i Orionnebulosan allt från jättestjärnor till röda dvärgstjärnor. Vad som fått denna plats att få en så relativt stor mängd bruna dvärgar vet man inte. Men kanske det är gasernas sammansättning i nebulosan som är anledningen. Det har inte varit tillräckligt med något för att starta processer i vissa objekt på en viss plats och så har en brun dvärg blivit följden.

En brun dvärg fanns i 17 fall i närheten av en röd dvärgstjärna. Om det i dessa fall finns ett samband är osäkert.  

Bruna dvärgar ger inte värme tillräckligt för eventuella planeter som kan finnas runt dem för att dessa ska kunna hysa liv

Bilden är på Orionnebulosan vilken är utgångspunkten till ovanstående inlägg.

Förvånande upptäckt i Orions nebulosa

Tre miljoner år är ingen lång tid i universum. Stjärnor föds och dör under denna tidsrymd. Men i Orions nebulosa har det hänt förvånande ting.

Upptäckten är att under enbart tre miljoner år har tre generationer av stjärnor skapats.

Ingen sådan upptäckt har gjorts på någon annan plats i universum.

Visst har forskare tänkt sig på felmätningar av slaget att det handlar om dubbelstjärnor vilket ger rödfärgning och lurar mätinstrumeneten.

Men då något av detta slag inte setts från andra håll i universum är detta lite väl otroligt att det skulle ske här.

Mätningarna visar därför och ger forskare ahaupplevelser av rang då de måste försöka lösa gåtan att tre generationer av stjärnor sett dagens ljus här under en kosmisk kort tid.

Hur detta ska lösa vet ingen idag.

Kanske något accelererat stjärnbildningen i tre etapper här. Vad det skulle vara är då vad som ska sökas. Kanske det har med just denna nebulosas innehåll vilket kanske är unikt av något slag (egen fundering).

Långt in i det okända i Orionnebulosan har nu skådats av ESO-infraröda instrument HAWK1 i Chile.

Orionnebulosan är svår att se in i där den ligger i Orions stjärnbild.

Men nu har det lyckats och resultatet är spännande. Det som döljs därinne av gas och stoff är en mängd bruna dvärgar. En brun dvärg kan ses som en misslyckad stjärna då temperaturen i dessa varit för låg för att kärnreaktioner skulle startat och en stjärna bildats.

Det har även upptäckts ett stort antal planetliknande objekt. Kanske objekt vilka inte ens har kommit till brun dvärgstadiet.

Orionnebulosan är en dimfläck i Orion och kan ses som sådan från jordiska teleskopet. Storleken på nebulosan är ca 24 ljusår.

Det är därför en förhållandevis stor okänd del som nu blivit undersökt.