Såkalte Herbig-Haro-objekter (HHs) er lysende gassstråler som signaliserer veksten av spedbarnsstjerner.
Ved å bruke NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope (JWST) fikk et internasjonalt team av astronomer, med deltagelse av forskere fra Max Planck Institute for Astronomy, et spektakulært bilde av HH 211, en bipolar jet som reiser gjennom det interstellare rommet med supersoniske hastigheter.
Omtrent 1000 lysår unna Jorden, i retning av stjernebildet Perseus, er objektet en av yngre og nærmere protostellare bekkernoe som gjør det til et ideelt mål for JWST.
Herbig-Haro-objekter omgir nyfødte stjerner og dannes når stjernevinder eller gassstråler som drives ut av disse nyfødte stjernene danner sjokkbølger som kolliderer med nærliggende gass og støv i høye hastigheter.
Et spennende nytt JWST-bilde av HH 211 avslører en utstrømning fra en klasse 0-protostjerne, en barnslig analog av vår sol da den bare var noen få titusenvis av år gammel og hadde en masse på bare 8 % av sin nåværende masse (den vil til slutt bli en stjerne som Solen). Protostjerner har ennå ikke nådd kjernefysisk fusjonsfase.
Bildene infrarød de er veldig flinke til å studere nyfødte stjerner og deres utstrømninger, fordi disse stjernene alltid er innebygd i gass fra molekylskyen de ble dannet i.
Infrarød stråling fra stjernens utstrømninger trenger gjennom gassen og støvet som skjuler den, noe som gjør et Herbig-Haro-objekt som HH 211 ideelt for observasjon med JWSTs sensitive infrarøde instrumenter.
Til molekyler opphisset av turbulente forhold, inkludert molekylært hydrogen, karbonmonoksid og silisiummonoksid, sender ut infrarødt lys som JWST kan samle for å kartlegge strukturen til strømmene.
Bildet oppnådd med NIRCam-instrumentet viser en serie av sjokk, det vil si stråling utløst av gasskollisjoner, mot sørøst (nederst til venstre) og nordvest (øverst til høyre), samt den smale bipolare strålen som mater dem, i enestående detalj – en romlig oppløsning på omtrent 5 10 ganger høyere enn noen tidligere bilder av HH 211.
Denne serien av sjokkhendelser indikerer en episodisk frigjøring av gass, som er direkte relatert til veksten av protostjernen gjennom infiltrasjon av støv og gass.
Den indre strålen sees kl «riste opp» med symmetri på begge sider av den sentrale protostjernen.
Dette er i tråd med observasjoner på mindre skalaer og antyder at protostjernen faktisk kan være en uløst binærstjerne.
«Disse JWST-observasjonene produserer ikke bare spektakulære bilder. De gir oss også et verktøy for å studere modningen av stjerners direkte forgjengere i enestående detalj, sier Thomas Henning, direktør for Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland.
«Derfor genererer observasjonene uvurderlig informasjon i vårt forsøk på å forstå stjernedannelse.»
Tidligere observasjoner av HH 211 med bakkebaserte teleskoper har vist bevegelsen av gass langs strømmen, og måler en endring i bølgelengden til den utsendte strålingen.
Nå har teamet funnet enorme rødforskyvte (nordvest) og blåforskyvede (sørøstlige) sjokk og hulromslignende strukturer i lyset av sjokkeksitert henholdsvis hydrogen og karbonmonoksid og en dobbeltsidig jetserpentin og knyttet i silisiummonoksidlyset .
Med disse nye observasjonene med JWSTs NIRCam- og NIRSpec-instrumenter, oppdaget forskere at objektets gassstrøm er relativt langsom sammenlignet med lignende, men mer utviklede protostjerner.
Teamet målte hastighetene til gasstrømmens innerste strukturer på rundt 80 til 100 kilometer per sekund.
Imidlertid er forskjellen i hastighet mellom disse strømningsdelene og materialet de kolliderer med – hastigheten på sjokkbølgen – mye mindre.
Forskerne konkluderte med at strømmene fra yngre stjerner, som den i sentrum av HH 211, hovedsakelig består av molekyler på grunn av hastigheter forholdsvis ofre sjokkbølger, som ikke er energiske nok til å bryte molekyler til enklere atomer og ioner.
