A NASA James Webb-űrtávcsövének közeli infravörös tartományban működő kamerája, a NIRCam a nemrégiben egy olyan felvételt készített a Kígyó-köd nevű, közeli csillagkeletkezési régióról, amely felülmúlta minden eddigi elképzelésünket, és közvetlen bizonyítékot adott a csillagkeletkezésről alkotott, mindeddig pusztán az elméletben jelenlévő modellekre. A képen gyorsan forgó előcsillagok (protocsillagok) kifúvásai (jet) látszanak, amelyeket ezekből az újszülött csillagokból nagy sebességgel kiáramló gáznak a csillagkörüli anyaggal történő kölcsönhatása hoz létre. A korábbi megfigyelések alapján elmondhatjuk, hogy általában a különböző előcsillagok kifúvásai más-más irányba néznek. A James Webb új felvételein azonban érdekes módon a Kígyó-köd születendő csillagaiból kiáramló jetek pontosan azonos irányt és dőlésszöget mutatnak, mint ahogy az eső cseppjei egy szeles viharban.

Ezt a felfedezést a James Webb-űrtávcső kameráinak rendkívüli érzékenysége és felbontása tette lehetővé, s ezáltal a kutatók kulcsfontosságú információkkal gazdagodtak a csillagok keletkezésével kapcsolatban.

A James Webb-űrtávcső felvétele a Kígyó-köd csillagkeletkezési területéről. (Forrás:NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI).)

„Régóta létezik már az az elméleti feltevés, amely szerint a csillagok a hideg csillagközi felhőkben található, a környezetüknél sűrűbb csomók gravitációs összeomlása során alakulnak ki. Eszerint az elmélet szerint az ugyanabból a felhőből keletkező csillagok forgástengelye egy irányba mutat. Mindeddig azonban ezt a feltételezést nem sikerült közvetlen bizonyítékokkal alátámasztani.” – nyilatkozott a kutatásban részt vevő Klaus Pontoppidan.

Sokakban felvetődhet ekkor a következő kérdés: hogyan kapcsolódnak a James Webb-űrtávcső által detektált kifúvások a csillagok forgásával? Erre a kérdésre a perdületmegmaradás alapvető fizikai törvényében rejlik a válasz. Ahogy a csillagközi felhő összeomlásával létrejön egy csillag, a felhő kezdeti perdületének megmaradása miatt a csillag gyorsabban forog, mint ahogy az annál jóval kiterjedtebb felhő tette. Gondoljunk csak a jégkorcsolyázók klasszikus példájára: ahogy a korcsolyázó forgómozgást végezve álló helyzetből leguggol, és kitárt karjait a térde köré fonja, a forgása felgyorsul. Ehhez hasonló jelenség játszódik le a csillaggá összeomló csillagközi felhő esetében is. Az ilyen módon kialakult csillagelőd körül, a forgástengellyel merőleges irányban kialakul egy tömegbefogási (akkréciós) korong, amelyről folyamatosan anyag áramlik a leendő csillag felszínére. A mágneses mező örvényei pedig a korong belsejében spirálozó anyag egy részét jetek formájában kilövellik két egymással ellentétes, a forgástengellyel párhuzamos irányában.

A James Webb-űrtávcső képein ezek a kifúvások, amint beleütköznek a csillagelődöt körülölelő gáz- és poranyagba, vörös színnel jelennek meg. Jelen esetben a vörös szín a molekuláris hidrogén, illetve a szén-monoxid jelenlétére utal.

A keletkező csillagok párhuzamos kifúvásai. (Forrás: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI).)

„A Kígyó-köd északi részén található csillagkeletkezési terület kizárólag a James Webb-űrtávcső kifinomult kameráival képezhető le ilyen részletességgel: A NIRCam segítségével sikerült megfigyelni azokat a fiatal csillagokat is, amelyeket a látható hullámhossztartományban készült képeken csak fényes pacáknak láttunk, avagy a csillagközi por hatására teljesen láthatatlanok voltak előttünk.” – emelte ki a kutatás vezetője, Joel Green.

A csillagászok szerint a fiatal csillagok kifúvásainak irányát többféle jelenség is megváltoztathatja életük korai szakaszában, például a kettős rendszerben történő fejlődés. Ezért is lehetséges az, hogy mostanáig leginkább olyan fiatal csillagokról készültek csak mérések, amelyek esetében a jet különböző irányba mutatott annak ellenére, hogy azonos felhőből keletkeztek.

A Kígyó-köd csillagai

A tőlünk 1300 fényévre található Kígyó-köd mindössze 1-2 millió éves, tehát csillagászati időskálákkal mérve igen fiatal, és bölcsőjéül szolgál egy körülbelül 100 000 éves csillagkeletkezési régiónak is, amelyet a James Webb által készített felvétel közepén láthatunk. Az ott születő csillagok tömege körülbelül azonos lesz a Napéval.

A képeken narancssárga színnel megjelenő diffúz, szálas szerkezet a csillagelődök fényének a körülöttük lévő por- és gázanyagról történő visszaverődését jelzi. A kép közepén látszik továbbá egy 2020-ban, a Hubble-űrtávcsővel felfedezett különleges, egy denevér árnyékához hasonló alakzat is, amely a területen lévő fiatal csillagok egyikének elbillent korongjához köthető.

Jövőbeli tervek

Ez az új felfedezés a kutatók szerint csupán az első lépése egy nagyszabású tudományos programnak. A kutatócsoport a későbbiekben részletesebben is megvizsgálja ezt a csillagkeletkezési területet, hogy meghatározza a születő csillagoknak otthont adó csillagközi felhő kémiai összetételét. Mindemellett további kutatások során azt is megvizsgálják majd, hogy az illékony anyagok, például a víz és a szén-monoxid, hogyan élik túl a csillag-, illetve a bolygókeletkezést.

Ez különösen fontos a Naprendszer, illetve a földi élet vizsgálatának szempontjából is, ugyanis a földi élőlényeket is jórészt ezek a bizonyos illékony anyagok alkotják, amelyek több milliárd évvel ezelőtt jöttek létre a Naprendszer keletkezésekor. A közeli csillagkeletkezési területek részletes elemzése segíthet nekünk abban, hogy megtudjuk, hogy az általunk ismert élet kialakulása mennyire zajlott egyedi környezetben.

A leírtakról szóló tanulmányt a kutatócsoport az Astrophysical Journal című szaklapban tette közzé.

A cikk forrása: https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2024/news-2024-115