I følge Nebula Hypotesen dannes stjerner og deres planetsystemer fra gigantiske skyer av støv og gass. Etter å ha gjennomgått gravitasjonskollaps i sentrum (som skaper stjernen), danner den gjenværende materien en akkresjonsskive i bane rundt den. Over tid blir denne saken matet til stjernen - slik at den kan bli mer massiv - og fører også til opprettelse av et system med planeter.
Og frem til denne uken var nebulahypotesen akkurat det. Gitt avstanden som er involvert, og det faktum at dannelsen av stjernesystemer tar milliarder av år, er det vanskelig å være vitne til prosessen i forskjellige stadier. Men takket være innsatsen fra team av forskere fra USA og Taiwan, har astronomer nå fanget det første klare bildet av en ung stjerne omgitt av en akkresjonsdisk.
Som de forklarte i papiret - “First Detection of Equatorial Dark Dust Lane in a Protostellar Disk at Submillimeter Wavelength”, som nylig ble publisert i tidsskriftet Vitenskapelige fremskritt - disse diskene er vanskelige å løse romlig på grunn av deres små størrelser. Ved å bruke Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - som tilbyr enestående oppløsning - klarte de imidlertid å løse en stjerners disk og studere den i detalj.
Det aktuelle protostellære systemet er kjent som HH 212, et ungt stjernesystem (40 000 år gammelt) som ligger i Orion-stjernebildet, omtrent 1300 lysår fra Jorden. Dette stjernesystemet er kjent for sin kraftige bipolare stråle - dvs. de kontinuerlige strømningene av ionisert gass fra polene - som antas å føre til at den anskaffer materien mer effektivt. På grunn av sin alder og sin posisjon i forhold til Jorden, har dette protostar-systemet vært et populært mål for astronomer i fortiden.
I utgangspunktet er det faktum at det fremdeles er i en tidlig fase av dannelsen (og det faktum at det kan sees på kant) stjernersystemet ideelt for å studere utviklingen av lavmassestjerner. Tidligere søk hadde imidlertid en maksimal oppløsning på 200 AU, noe som betydde at astronomer bare var i stand til å få et snev av en liten støvete disk. Denne disken dukket opp som en flatkonvolutt, spiralerende mot protostaren i sentrum.
Men med ALMAs oppløsning (8 AU, eller 25 ganger høyere), var forskerteamet ikke bare i stand til å oppdage akkresjonsdisken, men også i stand til å løse sine støvutslipp romlig med submillimeterbølgelengden. Som Chin-Fei Lee - en stipendiat ved Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) i Taiwan og hovedforfatteren på papiret - sa i en pressemelding fra ALMA:
“Det er så fantastisk å se en så detaljert struktur på en veldig ung akkretjonsdisk. I mange år har astronomer søkt etter akkresjonsskiver i den tidligste fasen av stjernedannelse, for å bestemme deres struktur, hvordan de blir dannet og hvordan akkresjonsprosessen foregår. Nå som vi bruker ALMA med sin fullstendige oppløsningsstyrke, oppdager vi ikke bare en akkresjonsdisk, men løser den også, spesielt dens vertikale struktur, i detalj. "
Det de observerte var en disk som har en radius på omtrent 60 astronomiske enheter, som er litt større enn avstanden fra Solen og ytterkanten av Kuiper Belt (50 AU). De bemerket også at disken var kompromittert med silikatmineraler, jern og annet interstellært stoff, og besto av et fremtredende ekvatorialt mørkt lag som var klemt mellom to lysere lag.
Denne kontrasten mellom lyse og mørke seksjoner skyldtes relativt lave temperaturer og høy optisk dybde nær sentralplanet på disken. I mellomtiden viste lagene over og under det sentrale planet større absorpsjon i både de optiske og nær-infrarøde lysbølgelengdene. På grunn av dette lagdelte utseendet beskrev forskerteamet det som å se ut som "en hamburger".
Disse observasjonene er spennende nyheter for det astronomiske samfunnet, og ikke bare fordi de er en første. I tillegg representerer de også en ny mulighet til å studere små disker rundt de yngste protostarene. Og med den typen høyoppløselig avbildning muligens gjort av ALMA og andre neste generasjons teleskoper, vil astronomer kunne plassere nye og sterkere begrensninger på teorier knyttet til diskdannelse.
Som Zhi-Yun Li fra University of Virginia (medforfatteren på studien) sa det:
"I den tidligste fasen av stjernedannelse er det teoretiske vanskeligheter med å produsere en slik skive, fordi magnetiske felt kan bremse rotasjonen av kollapsende materiale, og hindre at en slik skive dannes rundt en veldig ung protostar. Dette nye funnet antyder at den retarderende effekten av magnetiske felt i diskdannelse kanskje ikke er så effektiv som vi trodde før. "
En sjanse til å se stjerner og planetariske systemer i deres tidligste dannelsesfase og en sjanse til å teste teoriene våre om hvordan det hele gjøres? Definitivt ikke noe som skjer hver dag!
Og husk å glede deg over denne videoen av observasjonen, med tillatelse fra ALMA og fortalt av Dr. Lee:
