Nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter array (ALMA) hebben astronomen een ongekend beeld gegeven van een reusachtige ster-in-wording in een donkere wolk. Daarbij is een stellaire ‘baarmoeder’ ontdekt die meer dan 500 keer zoveel massa bevat als de zon – de grootste die ooit in de Melkweg is waargenomen – en die nog steeds groeit.
De stellaire embryo daarbinnen voedt zich gretig met materiaal uit de omgeving. Naar verwachting zal de wolk een zeer heldere ster van tot wel honderd zonsmassa’s baren. De zwaarste en helderste sterren in de Melkweg ontstaan binnen koele, donkere wolken die het zicht op het vormingsproces ontnemen [1]. Een internationaal team van astronomen heeft nu ALMA ingezet om een soort echografie te maken van de Spitzer Dark Cloud (SDC) 335.579-0.29, een donkere wolk op ongeveer 11.000 lichtjaar van de aarde.
Er bestaan twee theorieën over de vorming van de zwaarste sterren. Volgens de ene valt de donkere moederwolk in stukken uiteen, waardoor verscheidene kleine kernen ontstaan die elk voor zich samentrekken en uiteindelijk sterren vormen. De andere is dramatischer van aard: de wolk begint als geheel samen te trekken, en uit de materie die in hoog tempo naar het centrum stroomt, ontstaan een of meer stellaire kolossen. Een team onder leiding van Nicolas Peretto (CEA/AIM Paris-Saclay, Frankrijk, en Cardiff University, VK) realiseerde zich dat ALMA het perfecte instrument is om te onderzoeken wat er werkelijk gebeurt.
De donkere wolk SDC335.579-0.292 is ontdekt met de infaroodsatellieten Spitzer (NASA) en Herschel (ESA). Het team heeft de ongekende gevoeligheid van ALMA gebruikt om gedetailleerd naar zowel de hoeveelheid stof als naar de beweging van het gas in deze donkere wolk te kijken. En daarbij hebben ze een stellair embryo van monsterachtige proporties ontdekt.
‘Dankzij deze opmerkelijke ALMA-waarnemingen konden we voor het eerst een diepgaande blik werpen op wat zich binnen deze wolk afspeelt,’ zegt Peretto. ‘We wilden zien hoe monstersterren ontstaan en groeien, en zijn op onze wenken bediend! Een van de bronnen die we hebben opgespoord is een absolute reus – de grootste protostellaire kern die ooit in de Melkweg is waargenomen.’ Rond deze kern – de baarmoeder van de stellaire embryo – kolkt een hoeveelheid materie van 500 zonsmassa’s [2]. En de ALMA-waarnemingen laten zien dat er nog veel meer materiaal naartoe stroomt, waardoor de massa ervan nog zal toenemen. Deze materie zal uiteindelijk samentrekken tot een jonge ster die tot wel honderd keer zo zwaar is als onze eigen ster – een zeldzaamheid. ‘Hoewel we al vermoedden dat dit gebied een goede kandidaat was voor de vorming van een zware ster, hadden er niet op gerekend zo’n zware stellaire embryo te zullen aantreffen,’ aldus Peretto. ‘Dit object zou wel eens een ster kunnen worden die honderd keer zo zwaar is als de zon. Slechts ongeveer een op de tienduizend sterren in ons Melkweg heeft zoveel massa!’
‘Deze sterren zijn niet alleen schaars, hun geboorte verloopt ook heel snel en hun jeugd duurt kort – de ontdekking van een zwaar object in zo’n vroeg ontwikkelingsstadium is dus een spectaculair resultaat,’ voegt teamlid Gary Fuller (University of Manchester, VK) hieraan toe. Een ander teamlid, Ana Duarte Cabral (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Frankrijk), benadrukt dat ‘de ALMA-waarnemingen de spectaculaire details laten zien van de bewegingen in het draderige netwerk van stof en gas, en aantonen dat er een enorme hoeveelheid gas naar een compact centraal gebied stroomt.’ Het lijkt er dus op dat zware sterren ontstaan uit donkere wolken die als geheel samentrekken, zonder te fragmenteren.
Bij deze waarnemingen, die deel uitmaakten van de Early Science-fase van ALMA, is slechts een kwart van de volledige array van antennes gebruikt. ‘We hebben deze zeer gedetailleerde waarnemingen kunnen verkrijgen met slechts een fractie van het uiteindelijke potentieel van ALMA,’ besluit Peretto. ‘ALMA zal ongetwijfeld een revolutie veroorzaken in onze kennis van de stervorming en bestaande vraagstukken oplossen, maar zeker ook nieuwe vragen opwerpen.’
Noten
[1] Astronomen gebruiken de term ‘zwaar’ voor sterren die minimaal ongeveer tien keer zoveel massa bevatten als onze zon.
[2] In dit stervormingsgebied ontstaan vele sterren. De kern van 500 zonsmassa’s is de grootste van deze.
Meer informatie
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt in Europa gefinancierd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), in Noord-Amerika door de National Science Foundation (NSF) van de VS in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en in Oost-Azië door de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan. De bouw en het beheer van ALMA worden namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat bestuurd wordt door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Global collapse of molecular clouds as a formation mechanism for the most massive stars’, dat in Astronomy & Astrophysics verschijnt. Het onderzoeksteam bestaat uit N. Peretto (CEA/AIM Paris Saclay, Frankrijk; University of Cardiff, VK), G.A. Fuller (University of Manchester, VK; Jodrell Bank Centre for Astrophysics en UK ALMA Regional Centre node), A. Duarte-Cabral (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Frankrijk), A. Avison (University of Manchester, VK; UK ALMA Regional Centre node), P. Hennebelle (CEA/AIM Paris Saclay, Frankrijk), J.E. Pineda (University of Manchester, VK; UK ALMA Regional Centre node; ESO, Garching, Duitsland), Ph. André (CEA/AIM Paris Saclay, Frankrijk), S. Bontemps (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Frankrijk), F. Motte (CEA/AIM Paris Saclay, Frankrijk), N. Schneider (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Frankrijk) en S. Molinari (INAF, Rome, Italië). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Bron: ESO
