Nyfödd stjärna skapar starka virvelvindar

Ett nytt solsystem bildas inuti ett stort moln av gas, stoft och damm som krymper och kondenserar på grund av tyngdkraften. Så småningom blir det så tätt packat att mitten störtar samman och bildar en boll av gas. Trycket inuti hettar upp materialet och skapar ett lysande klot av gas: en stjärna. Återstoden av gas- och stoftmolnet roterar i en skiva runt den nybildade stjärnan. I skivan börjar materialet hopa sig i allt större klumpar som till slut blir planeter.

I omgivningarna runt nybildade stjärnor, eller protostjärnor, har forskare tidigare sett tecken på kraftfulla, virvlande vindar och utflöden. Men fram tills nu har ingen kunnat se hur dessa vindar bildas.

Nybildad stjärna i Oxens stjärnbild
Per Bjerkeli är astronom vid Chalmers och vid Niels Bohr-institutet vid Köpenhamns universitet.

– Med hjälp av Alma har vi observerat en protostjärna vid ett mycket tidigt stadium i sitt liv, säger han. Vi ser hur vinden likt en tromb lyfter upp materia och gas från den snurrande skivan där ett nytt solsystem håller på att bildas.

Teleskopet Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) består av 66 antenner som observerar universum i ljus med våglängd runt en millimeter från Chajnantorplatån i Chile, 5000 meter över havet. Protostjärnan som Alma nu observerat, som kallas TMC1A, ligger i stjärnbilden Oxen, 450 ljusår bort. Forskarna har fått se detaljer som inte tidigare skådats i ett system av det här slaget.

– När gasmolnet drar ihop sig börjar dess material rotera allt fortare, precis som en konståkare snurrar allt snabbare under en piruett genom att dra in armarna mot kroppen. För att sakta ner rotationen behöver energi föras bort, och det kan ske när en vind börjar blåsa från den nya stjärnan. Vinden bildas i skivan som omger protostjärnan och då roterar den också tillsammans med den. När den snurrande vinden rör sig bort från stjärnan tar den med sig en del av rotationsenergin. Då kan gasen och stoftet som ligger närmast stjärnan fortsätta att dra ihop sig, förklarar Per Bjerkeli.

Kan visa hur planeter bildas runt nya stjärnor
Hur skapas den snurrande vinden? En möjlighet som forskare hittills tänkt sig är att den har sitt ursprung alldeles i mitten av den roterande skivan av gas och stoft. Men de nya observationerna talar istället för ett annat ursprung hos vinden.

Jes Jørgensen är biträdande professor i astrofysik och planetvetenskap vid Niels Bohr-institutet och Centrum för stjärn- och planetbildning vid Köpenhamns universitet.

– Vi kan se att den roterande vinden har bildats över hela skivan, förklarar han. Likt en tromb lyfter den upp materia från skivans moln av gas och stoft. Senare släpper vinden taget om molnet så att materian kan lätta. Detta för med sig att molnets rotationshastighet saktas ned, och den nya stjärnan kan därmed hålla ihop. Samtidigt kan materialet i den roterande skivan av stoft och gas klumpa ihop sig och bilda planeter.

Framtida observationer med både Alma och andra teleskop kommer att kunna berätta mer för oss om hur planetsystem kan bildas runt protostjärnor som denna. Det menar Matthijs van der Wiel, astronom vid Astron, Nederländerna.

– Nu vill vi dessutom ta reda på huruvida materialet som släpps från skivan blåses bort helt, eller om det sedan faller tillbaka på skivan och blir en del av det unga planetsystemet, säger han.

Artikel:
“Resolved images of a protostellar outflow driven by an extended disk wind” publiceras i Nature den 15 December.

Kontakt:
Robert Cumming, kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, tel: 031-772 55 00 eller 070-493 31 14, robert.cumming@chalmers.se

Per Bjerkeli, Institutionen för rymd- och geovetenskap, Chalmers och Niels Bohr-institutet vid Köpenhamns universitet, tel: 070-341 31 92, per.bjerkeli@chalmers.se