Astronomen die gebruik maken van de James Webb Space Telescope (JWST) hebben hoogenergetische ultraviolette (UV) straling ontdekt rond vijf zich ontwikkelende sterren in het stervormingsgebied van Ophiuchus. Deze bevinding daagt bestaande modellen uit over hoe sterren worden geboren, omdat jonge protosterren niet in staat zouden moeten zijn om zulke hoogenergetische straling uit te zenden.
De puzzel van vroege sterrenstraling
Protosterren vertegenwoordigen de vroegste fase in de levenscyclus van een ster. Ze ontstaan wanneer dichte gas- en stofzakken onder invloed van de zwaartekracht instorten en massa uit hun omgeving verzamelen voordat kernfusie in hun kernen ontstaat. Van deze jonge sterren wordt verwacht dat ze begraven liggen in dikke wolken van materiaal, waardoor ze beschermd zijn tegen de productie van significante UV-straling. Uit de waarnemingen van de JWST blijkt dat deze verwachting niet altijd waar is.
Onderzoekers van het Max Planck Instituut en de Nicolaus Copernicus Universiteit ontdekten dat deze protosterren in de Ophiuchuswolk – die zich op ongeveer 450 lichtjaar afstand bevindt – ondanks hun vroege ontwikkelingsstadium UV-emissies vertonen. “Dit is de eerste verrassing”, legt Agata Karska van het Center for Modern Inter-disciplinaire Technologies uit. “Jonge sterren kunnen geen stralingsbron zijn… en toch hebben we aangetoond dat UV voorkomt in de buurt van protosterren.”
Hoe de ontdekking werd gedaan
Het team gebruikte het Mid-Infrared Instrument (MIRI) van JWST om de moleculaire wolk Ophiuchus te bestuderen, die talloze jonge, energetische sterren bevat. Door zich te concentreren op moleculaire waterstofemissies – die zichtbaar worden wanneer schokgolven van stellaire uitstromen het omringende gas verwarmen – ontdekten ze onverwachte UV-signaturen. Moleculaire waterstof is moeilijk rechtstreeks waar te nemen omdat het door zijn lage temperatuur op veel golflengten onzichtbaar is. Dankzij de instrumenten van de JWST kon het team deze emissies echter traceren en de aanwezigheid van UV-straling rond de protosterren bevestigen.
Interne versus externe bronnen
De bron van de UV-straling blijft een sleutelvraag. De eerste theorieën wezen erop dat nabijgelegen massieve sterren straling uitzenden die op de protosterren terechtkwam. Na rekening te hebben gehouden met de afstanden tussen sterren en het vermogen van het stof om UV-licht te absorberen, sloten onderzoekers deze externe verklaring echter uit. De consistentie van de UV-signatuur tussen protosterren met variërende externe omstandigheden suggereert dat de straling afkomstig is van processen binnen de protostersystemen zelf.
Mogelijke interne bronnen zijn onder meer schokken wanneer materiaal op de protoster valt of krachtige stralen materie die uit de jonge ster losbarsten. Het team is van plan de regio te blijven bestuderen met behulp van JWST om het gas, het stof en het ijs rondom deze zich ontwikkelende sterren te analyseren, in de hoop het exacte mechanisme te achterhalen dat deze onverwachte straling aandrijft.
Deze ontdekking onderstreept dat ons begrip van stervorming mogelijk onvolledig is. De aanwezigheid van UV-straling in protosterren vereist een herevaluatie van hoe deze vroege stellaire systemen functioneren en omgaan met hun omgeving.
