Protostars: New Suns in the Making

NASA/STScI

Stjernefødsel er en prosess som har pågått i universet i mer enn 13 milliarder år. De første stjernene dannet seg fra gigantiske skyer av hydrogen og vokste til å bli supermassive stjerner. De eksploderte til slutt som supernovaer, og sådde universet med nye elementer for nye stjerner. Men før hver stjerne kunne møte sin endelige skjebne, måtte den gjennom en lang dannelsesprosess som inkluderte litt tid som protostjerne.

Astronomer vet mye om prosessen med stjernedannelse, selv om det absolutt alltid er mer å lære. Det er derfor de studerer så mange forskjellige stjernefødselsregioner som mulig ved å bruke slike instrumenter som Hubble-romteleskopet , de Spitzer Space Telescope, og bakkebaserte observatorier utstyrt medinfrarødt-sensitive astronomiinstrumenter. De ogsåbruke radioteleskoper for å studere de unge stjerneobjektenemens de dannes. Astronomer har klart å kartlegge nesten hver eneste bit av prosessen fra den gang skyer av gass og støv starter nedover veien til stjernestatus.

Fra Gas Cloud til Protostar

Stjernefødsel begynner når en sky av gass og støv begynner å trekke seg sammen. Kanskje en nærliggende supernova har eksplodert og sendt en sjokkbølge gjennom skyen, noe som har fått den til å begynne å bevege seg. Eller kanskje en stjerne vandret forbi og dens gravitasjonseffekt startet skyens sakte bevegelser. Uansett hva som skjedde, begynner deler av skyen til slutt å bli tettere og varmere ettersom mer materiale blir 'suget inn' av den økende gravitasjonskraften. Den stadig voksende sentrale regionen kalles en tett kjerne. Noen skyer er ganske store og kan ha mer enn én tett kjerne, noe som fører til at stjerner blir født i grupper.

I kjernen, når det er nok materiale til å ha selvtyngdekraft, og nok ytre trykk til å holde området stabilt, koker ting sammen en god stund. Mer materiale faller inn, temperaturen stiger, og magnetiske felt trer seg gjennom materialet. Den tette kjernen er ikke en stjerne ennå, bare et sakte oppvarmende objekt.

Etter hvert som mer og mer materiale blir feid inn i kjernen, begynner det å kollapse. Til slutt blir det varmt nok til å begynne å lyse i infrarødt lys. Den er fortsatt ikke en stjerne ennå - men den blir en protostjerne med lav masse. Denne perioden varer rundt en million år eller så for en stjerne som vil ende opp med å være omtrent på størrelse med solen når den blir født.

På et tidspunkt dannes det en skive av materiale rundt protostjernen. Den kalles en circumstellar disk, og inneholder vanligvis gass og støv og partikler av stein- og iskorn. Det kan godt være at det sender materiale inn i stjernen, men det er også fødestedet til eventuelle planeter.

Protostjerner eksisterer i en million år eller så, samler seg i materiale og vokser i størrelse, tetthet og temperatur. Etter hvert vokser temperaturene og trykket så mye at kjernefysisk fusjon antennes i kjernen. Det er da en protostjerne blir en stjerne - og etterlater seg en fantastisk barndom. Astronomer kaller også protostjerner 'pre-main-sequence' stjerner fordi de ennå ikke har begynt å smelte sammen hydrogen i kjernene deres. Når de starter den prosessen, blir spedbarnsstjernen en blåsende, vindfull, aktiv pjokk av en stjerne, og er på god vei mot et langt, produktivt liv.

Hvor astronomer finner protostjerner

Det er mange steder hvor nye stjerner blir født i galaksen vår. Disse regionene er der astronomer jakter på de ville protostjernene. DeOriontåken stjernebarnehageer et bra sted å søke etter dem. Det er en gigantisk molekylær sky omtrent 1500 lysår fra Jorden og har allerede en rekke nyfødte stjerner innebygd i seg. Imidlertid har den også tåkete små eggformede områder kalt 'protoplanetære skiver' som sannsynligvis har protostjerner i seg. Om noen få tusen år vil disse protostjernene bryte ut i livet som stjerner, spise bort skyene av gass og støv som omgir dem, og skinne ut over lysårene.

Astronomer finner også stjernenes fødselsområder i andre galakser. Ingen tvil om disse regionene, for eksempel R136-stjernefødselsområdet i Tarantula-tåken i Stor Magellansk sky (en følgegalakse til Melkeveien og søsken til Liten magellansk sky ), er også besatt med protostjerner. Enda lenger unna har astronomer sett stjernefødselskroker i Andromedagalaksen. Uansett hvor astronomene ser, finner de denne viktige stjernebyggingsprosessen som foregår inne i de fleste galakser, så langt øyet kan se. Så lenge det er en sky av hydrogengass (og kanskje litt støv), er det nok av muligheter og materiale til å bygge nye stjerner, fra tette kjerner gjennom protostjerner hele veien til brennende soler som vår egen.

Denne forståelsen av hvordan stjerner dannes gir astronomer mye innsikt i hvordan vår egen stjerne ble dannet for rundt 4,5 milliarder år siden. Som alle de andre begynte den som en sammensmeltende sky av gass og støv, trakk seg sammen for å bli en protostjerne, og begynte så til slutt kjernefysisk fusjon. Resten, som de sier, er solsystemets historie!