Voor het eerst zijn er directe beelden gemaakt van uitgelijnde protostellaire uitstoten. Deze ontdekking ondersteunt het idee dat sterren, wanneer ze zich vormen uit ineenstortende gaswolken, de neiging hebben in dezelfde richting te draaien.
Astronomen hebben de James Webb-ruimtetelescoop op de Serpensnevel gericht, gelegen op ongeveer 1.300 lichtjaar van de aarde. Deze nevel is één of twee miljoen jaar oud, wat slechts een oogwenk is in kosmische termen. En terwijl de telescoop naar deze nevel tuurde, ontdekte hij iets bijzonders, waarmee theorieën over stervorming eindelijk zijn bevestigd.
Serpensnevel
Hieronder is de nieuwe foto van de schitterende Serpensnevel te bewonderen. Deze nevel herbergt een bijzonder dichte groep van pasgevormde sterren (van ongeveer 100.000 jaar oud), zichtbaar in het midden van de afbeelding. Sommige van deze sterren zullen uiteindelijk dezelfde massa als onze zon bereiken. “Webb is een geweldige tool om jonge sterren mee op te sporen,” zegt onderzoeker Joel Green. “In dit gebied vonden we aanwijzingen van elke jonge ster, zelfs die met de kleinste massa.”
In deze afbeelding vertegenwoordigen de filamenten en slierten die door de hele regio lopen, gereflecteerd licht van protosterren die nog steeds aan het vormen zijn binnen de nevel. Sommige gebieden tonen een oranje, diffuus gekleurde reflectie vanwege het stof dat het licht verstrooit en terugkaatst. De foto is gemaakt met de Near-Infrared Camera (NIRCam) van NASA’s James Webb-ruimtetelescoop. En hoewel het een prachtig plaatje is, bevindt de echte ontdekking zich in het noordelijke gebied (zichtbaar linksboven) van deze jonge, nabije stervormingsregio.
Uitgelijnde uitstoten
Astronomen ontdekten hier een fascinerende groep protostellaire uitstoten. Deze ontstaan wanneer gasstralen van pasgeboren sterren botsen met omringend gas en stof op hoge snelheid. Normaal gesproken hebben deze uitstoten verschillende oriëntaties binnen één gebied. Maar hier zijn ze allemaal in dezelfde richting gekanteld, net als hagel die tijdens een storm neerdaalt. Onderzoekers kwamen deze uitgelijnde uitstoten op het spoor dankzij de uitzonderlijke ruimtelijke resolutie en gevoeligheid in het nabij-infrarood van Webb. En het geeft ons nieuwe inzichten in de basisprincipes van stervorming.
Stervorming
De ontdekking van deze uitgelijnde uitstoten is bijzonder. Het bevestigt namelijk bestaande theorieën over hoe sterren het levenslicht zien. “Astronomen hebben lange tijd gedacht dat wanneer gaswolken ineenstorten om sterren te vormen, deze sterren meestal in dezelfde richting draaien,” legt onderzoeker Klaus Pontoppidan uit. “Dit is echter nog niet eerder zo direct waargenomen. Deze uitgelijnde, langgerekte structuren vormen bewijs van de fundamentele processen waarop sterren worden geboren.”
Rotatie
Je vraagt je misschien af hoe de uitlijning van de jets van gas en stof rond de ster samenhangen met zijn eigen rotatie. Dat zit zo. Wanneer een interstellaire gaswolk zichzelf samenperst om een ster te vormen, neemt zijn rotatiesnelheid toe. Rondom de jonge ster vormt zich een schijf van materiaal die als een draaikolk werkt, waarin materie naar het centrum wordt getrokken. De magnetische velden in deze schijf zorgen ervoor dat een deel van het materiaal wordt uitgestoten in de vorm van tweelingjets die loodrecht op de schijf bewegen, in tegenovergestelde richtingen. Op de Webb-afbeelding worden deze jets getoond als heldere, klompachtige strepen die rood lijken. Deze kleur duidt op schokgolven die ontstaan wanneer de jets het nabije gas en stof raken. De rode kleur geeft aan dat er moleculair waterstof en koolmonoxide aanwezig zijn in deze gebieden.
Wazige vlekken
Dat we dit gebied van de Serpensnevel nu zo goed kunnen aanschouwen, is volledig te danken aan de krachtige ruimtetelescoop. “Dankzij Webb kunnen we nu deze zeer jonge sterren en hun uitstoten waarnemen,” benadrukt Green. “Eerder waren deze objecten vaak alleen als vage vlekken te zien, of zelfs volledig onzichtbaar in optische golflengten vanwege het dichte stof dat hen omringt.”
Andere richting
De ontdekking van uitgelijnde uitstoten betekent overigens niet automatisch dat deze altijd uitgelijnd zullen blijven. Deze kunnen namelijk in de loop van de tijd door verschillende factoren hun uitlijning verliezen, zoals de interactie met nabije sterren of gravitationele verstoringen binnen hun omgeving. Een voorbeeld hiervan is wanneer dubbelsterren om elkaar heen draaien. Dit kan leiden tot een verandering in de richting van de uitstoten die ze produceren. Dit betekent dat de uitlijning die momenteel wordt waargenomen niet permanent hoeft te zijn en kan veranderen naarmate de omstandigheden evolueren.
Chemische samenstelling
De nieuwe, spectaculaire afbeelding en de onverwachte ontdekking van de uitgelijnde uitstoten zijn eigenlijk pas het begin. Het team zal nu de NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) van Webb gebruiken om de chemische samenstelling van de wolk gedetailleerd te onderzoeken. De astronomen willen graag achterhalen hoe vluchtige chemicaliën de vorming van sterren en planeten doorstaan. Vluchtige stoffen zijn verbindingen die sublimeren, wat betekent dat ze direct van een vaste stof naar een gasfase overgaan bij een relatief lage temperatuur – zoals water en koolmonoxide. De onderzoekers zullen vervolgens hun bevindingen vergelijken met de hoeveelheden die worden aangetroffen in protoplanetaire schijven rond sterren van vergelijkbare types.
Waarom onderzoekers hier zo geïnteresseerd in zijn? “We zijn in essentie allemaal opgebouwd uit materie die voortkomt uit deze vluchtige stoffen,” legt Pontoppidan uit. “Het grootste deel van het water hier op aarde is ontstaan toen onze zon nog een jonge protoster was, miljarden jaren geleden. Door te kijken naar de hoeveelheid van deze cruciale verbindingen in protosterren vlak voordat hun protoplanetaire schijven zich vormden, kunnen we beter begrijpen hoe uniek de omstandigheden waren toen ons eigen zonnestelsel ontstond.” De bevindingen dragen daarom bij aan een beter begrip van de omstandigheden die hebben geleid tot de vorming van ons eigen zonnestelsel en benadrukken het vermogen van de Webb-telescoop om nieuwe en gedetailleerde inzichten te bieden in het ontstaan van sterren en planeten.
