Eksempler på Bokskuler. Bildekreditt: SAAO. Klikk for å forstørre.
Solen vår har eksistert i nesten fem milliarder år. Gjennom det meste av sin historie har solen ganske så ut som den gjør i dag - en enorm sfære med strålende gass og støv som lyser til glødeløshet ved varme frigjort gjennom hydrogensmelting nær kjernen. Men før vår sol tok form, måtte saken trekkes sammen fra det interstellare mediet (ISM) og komprimeres i et lite nok romområde for å passere en kritisk balanse mellom ytterligere kondens og stabilitet. For at dette skulle skje, måtte en delikat balanse mellom utvendig innøvd press og innadgående gravitasjonspåvirkning overvinnes.
I 1947 kunngjorde Harvard observasjonsastronom Bart Jan Bok resultatet av mange års studier av en viktig delmengde med kalde gasser og støv ofte assosiert med utvidet nebulositet. Bok antydet at visse isolerte og tydelige kuler som skjuler bakgrunnslys i rommet, faktisk var bevis på et viktig innledende stadium i dannelsen av protostellare disker som førte til fødselen av stjerner som solen vår.
Etter Boks kunngjøring dukket det opp mange fysiske modeller for å forklare hvordan Bok-kuler kunne komme til å danne stjerner. Typisk begynner slike modeller med forestillingen om at materie kommer sammen i områder i rommet der det interstellare mediet er spesielt tett (i form av nebulositet), kaldt og utsatt for strålingstrykk fra nabostjerner. På et tidspunkt kan nok stoff kondensere til et lite nok område til at gravitasjonen overvinner gasstrykket og balansetippene til fordel for stjernedannelse.
I følge papiret “Near Infrared Imaging Survey of Bok Globules: Density Structure”, publisert 10. juni 2005, Ryo Kandori og et team av fjorten andre etterforskere “antyder at en nærmest kritisk Bonner-Ebert-sfære preger den kritiske tettheten av stjerneløse kuler.”
Konseptet med en Bonner-Ebert-sfære stammer fra ideen om at det kan eksistere en balanse av krefter innenfor en idealisert sky av gass og støv. En slik sfære holdes å ha en konstant indre tetthet mens den opprettholder likevekt mellom ekspansjonstrykket forårsaket av gasser med en gitt temperatur og tetthet og gravitasjonspåvirkningen av dens totale masse assisteret av eventuelt gass- eller strålingstrykk utøves fra nabostjerner. Denne kritiske tilstanden angår diameteren til sfæren, dens totale masse og mengden trykk generert av latent varme i den.
De fleste astronomer har antatt at Bonner-Ebert-modellen - eller en viss variasjon av den - til slutt ville vise seg nøyaktig når de beskriver poenget når en bestemt Bok-globule krysser linjen for å bli en protostellar disk. I dag har Ryo Kandori et al samlet nok bevis fra en rekke Bok-kuler til sterkt å antyde at denne oppfatningen er riktig.
Teamet startet med å velge ut ti Bok-kuler for observasjon basert på liten tilsynelatende størrelse, nær sirkulær form, avstand fra nærliggende nebulositet, nærhet til jorden (mindre enn 1700 LYs unna), og tilgjengeligheten til nærinfrarød og radiobølgesamlingsinstrumenter plassert på både den nordlige og den sørlige halvkule. Fra en liste med nesten 250 slike kuler var det bare de som oppfyller kriteriene ovenfor, inkludert. Blant de utvalgte bare en viste bevis på en protostellar disk. Denne ene disken tok form av en punktkilde for infrarødt lys som ble oppdaget under en undersøkelse med all himmel utført av IRAS (Infrared Astronomy Satellite - et felles prosjekt fra USA, Storbritannia og Nederland). Alle ti kuler var lokalisert i stjerne- og nebulositetsrike regioner på Melkeveien.
Da kandidatbokskuler var valgt, utsatte teamet hver av dem for et batteri av observasjoner designet for å bestemme deres masse, tetthet, temperatur, størrelse og om mulig mengden av press som ble brukt på dem av ISM og nærliggende stjernelys. En viktig vurdering var å få en mening om det var noen variasjoner i tetthet over hele kloden. Tilstedeværelsen av ensartet trykk er spesielt viktig når det gjelder å bestemme hvilke av en rekke teoretiske modeller som er best kartlagt mot sammensetningen av selve modulene.
Ved hjelp av et bakkebasert instrument (1,4 meter IRSF ved South African Astronomical Observatory) i 2002 og 2003, ble nærinfrarødt lys i tre forskjellige band (J, H, & K) samlet fra hver globule til størrelsesorden 17 pluss. Bildene ble deretter integrert og sammenlignet med lys som stammer fra bakgrunnsstjerneregionen. Disse dataene ble utsatt for flere analysemetoder for å gjøre det mulig for teamet å avlede tettheten av gass og støv over hver kule ned til oppløsningsnivået som støttes av å se forhold (omtrent ett bue sekund). Dette arbeidet bestemte i utgangspunktet at hver kule viste en ensartet tetthetsgradient basert på den projiserte tredimensjonale fordelingen. Bonner-Ebert-kulemodellen så ut som en veldig bra kamp.
Teamet observerte også hver globus ved hjelp av det 45 meter radioteleskopet fra Nobeyama Radio Observatory i Minamisaku, Nagano, Japan. Ideen her var å samle spesifikke radiofrekvenser assosiert med opphissede N2H + og C18O. Ved å se på mengden uskarphet i disse frekvensene, var teamet i stand til å bestemme den indre temperaturen til hver kule som sammen med tettheten til gassen kan brukes til å tilnærme gasstrykket internt i hver kule.
Etter å ha samlet dataene, utsatt dem for analyse og kvantifisert resultatene, fant teamet at "mer enn halvparten av de stjerneløse kulene (7 av 11 kilder) er lokalisert i nærheten av (Bonner-Ebert) kritiske tilstand. Vi foreslår derfor at en nesten kritisk Bonner-Ebert-sfære kjennetegner den typiske tetthetsstrukturen til stjerneløse kuler. ” I tillegg bestemte teamet at tre Bok-kuler (Coalsack II, CB87 & Lynds 498) er stabile og tydeligvis ikke i ferd med stjernedannelse, fire (Barnard 66, Lynds 495, CB 161 & CB 184) er i nærheten av stallen Bonner- Ebert oppgir, men tenderer mot stjernedannelse basert på den modellen. Endelig beveger de resterende seks (FeSt 1-457, Barnard 335, CB 188, CB 131, CB 134) seg mot gravitasjonskollaps. De seks “stjernene i ferd med å gjøre” inkluderer kuleformene CB 188 og Barnard 335 som allerede er kjent for å ha protostellare disker.
På noen relativt skyfrie dager krever det ikke mye i veien for instrumentering for å bevise at en veldig unik og viktig ‘Bok globule’ som eksisterte for rundt 5 milliarder år siden, klarte å tippe skalaen og bli en stjerne i ferd med å bli. Solen vår er brennende bevis på at materie - når den er tilstrekkelig kondensert - kan starte en prosess som fører til noen ekstraordinære nye muligheter.
Skrevet av Jeff Barbour
