Stjernefødsel

Hvordan fødes stjerner? Helt fantastisk. Se selv.

2024

Hvordan fødes stjerner?

Efter årtusinder af undren er astronomer nu i stand til at besvare det spørgsmål, i hvert fald i høj grad. Kæmpe skyer af gas og støv i rummet kollapser, og klumper af tættere materiale dannes, som derefter falder hurtigere sammen, og deres egen tyngdekraft komprimerer dem, indtil de kan antænde atomfusion i deres kerner.

En stjerne er født.

manifesterer en bil

Men der er stadig en masse af spørgsmål at besvare her, scads af detaljer at udfylde. Og ikke kun detaljer, men også store spørgsmål. Bogstaveligt talt.

Så 90 astronomer fra 30 institutioner rundt om i verden dannede et team at observere nærliggende galakser ved hjælp af nogle af planetens bedste teleskoper . Disse galakser er tæt nok på os til, at vi kan se individuelle stjernedannende områder inde i dem, men også langt nok til, at vi kan se hele galaksen på samme tid og få overblik over denne proces.

En proces, der ikke kun er kompleks, men også overlegent smuk.

Zoom ind

NGC 4303, en spiralgalakse ansigt til ansigt omkring 53 millioner lysår fra Jorden, set i synligt lys (blå) og millimeterbølgelængder (orange), der viser aktive områder af stjernedannelse. Kredit: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS

Projektet kaldes PHANGS , til Fysik i høj vinkelopløsning i nærliggende GalaxieS . Bogstaveligt talt forsøger at forstå fysikken i stjernefødsel i nærliggende galakser i detaljer, kigger dybt ind i dem med meget skarpt syn.

Omfanget af dette projekt er enormt . De kigger på næsten hundrede galakser og kortlægger over hundrede tusinde individuelle stjernedannende stjernetåger. Det er utroligt.

Her spiller to teleskoper en stor rolle. Den ene er SJÆL , Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en samling af snesevis af retter i Chile. Disse ser på lys med en bølgelængde på omkring en millimeter (meget længere end synligt lys, den slags vi ser), som udsendes af kold gas. For eksempel udsender kulilte ved netop denne bølgelængde og findes almindeligvis i tætte gasskyer, hvor stjernedannelse er nært forestående eller igangværende.

Zoom ind

NGC 1300, en galakse cirka 61 millioner lysår væk, viser stjernedannelse (orange) i en lille ring omkring kernen og i spiralarmene, men ikke i baren, den lange pastillformede region omkring dens centrum. Kredit: ESO/PHANGS

Den anden er det meget store teleskop , et sæt med fire 8,2-meter adfærd også i Chile. Det anvendte kamera hedder MUSE, for Spektroskopisk stifinder med flere enheder . Det tager spektre, bryde indgående lys op i tusindvis af individuelle farver , som kan analyseres for at bestemme et væld af oplysninger om et objekt: dets elementære sammensætning (som brint, ilt, svovl og så videre), grundstofmængder, temperatur, tæthed og meget mere.

Kombination af ALMA og VLT/MUSE giver astronomer mulighed for at undersøge stjernefødsel mere detaljeret og på større skalaer end nogensinde er opnået før.

Zoom ind

Fem nærliggende spiralgalakser (med uret fra øverste venstre: NGC 1300, NGC 1087, NGC 3627, NGC 4254 og NGC 4303) observeret af PHANGS -projektet for at se på stjernedannelse. Guldområderne er, hvor stjerner aktivt fødes. Kredit: ESO/PHANGS

skøre rige asiater sund fornuft medier

Skønheden i disse billeder er svimlende. Spiralgalakser - stort set enorme flade diske med spiralmønstre i - har en tendens til at lave masser af stjerner, så astronomerne målrettede dem. Desuden valgte de dem, der var mere eller mindre face-on, så det minimerer kigget gennem disken; på denne måde ses gasskyer let og kan undersøges i høj opløsning uden forstyrrelser. Dette er dybest set en tjekliste til at skabe intenst flotte billeder.

Den videnskab, de søger, er dyb. Vi forstår meget om, hvordan stjerner dannes, men vi forstår stadig ikke ting som hvordan processen kommer i gang i første omgang; hvad får en kold gassky til at falde sammen? Kolliderer den med en anden sky, en kosmisk smashup, der knaser både på en måde, så de falder ind på sig selv og begynder at lave stjerner? Hvad er de mellemliggende trin? Er de ens overalt i en galakse?

Foretrækker stjerner at blive født nær galaksernes centre eller længere ude? Et sted midt imellem? Dannes de lettere på indersiden af en spiralarm eller ydersiden? Betyder størrelsen på gasskyen noget? Gør nogle stjernetåger let mere massive stjerner, stjerner bestemt til at eksplodere som supernovaer? Vi har nogle generelle svar på disse spørgsmål, men vi vil detaljer .

Zoom ind

NGC 4254 er en spiralgalakse 50 millioner lysår fra Jorden. Det oplever en forhøjet hastighed af stjernedannelse, set på dette billede som de (orange) områder observeret af ALMA i millimeterbølgelængder, der viser kold gas. Kredit: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS

Og når vi taler om det, påvirker stjerner deres fødested dybt efter de er født. De sprænger hurtige vinde af subatomære partikler og intens ultraviolet lys, der æder væk fra gassen og støvet omkring dem, udskærer enorme hulrum og påvirker den måde, andre stjerner fødes på. De eksploderer også til sidst, og du kan bare satse på, at det påvirker tingene. En supernova er en frygtindgydende begivenhed, frigiver så meget energi på få uger, som solen vil i løbet af sin levetid .

Svar på disse spørgsmål kan kun findes ved at se på, hvad der foregår på både små og store skalaer i disse galakser, hvilket PHANGS er designet til at gøre. Der var en tidlig frigivelse af ALMA -resultater i 2019, og derefter et mere komplet resultat tidligere på året. Denne nye udgivelse indeholder MUSE -data, som er enorme: 15 millioner spektre på 30.000 stjernetåger, en skat af astronomiske data, der vil blive udvundet i mange år i jagten på denne forståelse.

Ikke nok med det, men mange af disse galakser er blevet eller vil blive kortlagt af Hubble -rumteleskop, som giver endnu højere opløsning, og projektet vil blive fortsat med James Webb -rumteleskopet, som skulle lanceres inden for et år. Det vil opnå ekstremt høj opløsning billeder og spektre af disse galakser i infrarød, tilføjer endnu en del af det elektromagnetiske spektrum til dataene.

fortællinger om en fjerde klasse ingenting

Jeg elsker det her. Jeg er en stor fan af ambitiøse, gennemgribende astronomiske undersøgelser, der foretages til et specifikt formål, men som også giver samfundet en stor og dyb database med observationer, der kan bruges til en lang række andre projekter, hvoraf mange har ' ikke engang blevet drømt om. Men når en ung astronom tænker på noget fedt at undersøge, venter disse data.

Og jeg kan ikke lade være: Jeg elsker det, når videnskab og kunst går hånd i hånd på denne måde. Forskere er mennesker, og vi gisper efter og er forundrede over den skønhed, vi ser i himlen. Observationer som disse vil øge vores viden om universet omkring os og hjælpe os med at besvare store spørgsmål, f.eks. Hvordan kom vi hertil?

Og de er også bare seriøst smukke og vidunderlige.

Der er skønhed i videnskaben, ligesom der er videnskab inden for kunst. De er to sider af den samme mønt.