Spitzer Uzay Teleskobu’ndaki IRAC kamerası tarafından alınan bir kızılötesi kara bulutun (IRDC) kızılötesi görüntüsü. Maddenin karanlık lifi çok soğuktur, moleküller açısından zengindir ve yeni yıldızlar için potansiyel bir doğum yeridir. Çok soğuk IRDC’lerin uzak kızılötesi ve milimetrelik çalışması, yıldız oluşumunun erken aşamalarına dair kanıtlar ve birkaç teorik senaryo için destek buldu. Kredi: NASA, JPL-Caltech/S. Carey (SSC/Caltech)
Kızılötesi kara bulutlar (IRDC’ler), gökadamızdaki sıcak tozun parlak dağınık kızılötesi parıltısına karşı gökyüzünde görülen karanlık soğuk toz ve gaz lekeleridir. IRDC’ler büyük, soğuk ve gazın yıldızlara kütleçekimsel çöküşünü kolaylaştırmak için gereken moleküller açısından zengindir ve bu nedenle IRDC’ler yıldız doğumunu incelemek için doğal alanlardır. Büyük kütleli yıldızların (birkaç güneş kütlesinden daha fazlasının) oluşumunu şekillendiren ayrıntılı süreçler, kısmen bu yıldızların nispeten hızlı bir şekilde oluşma eğiliminde olmaları ve özellikle yoğun radyasyona eşlik etmeleri nedeniyle, onlarca yıllık çalışmadan sonra bile belirsizliğini koruyor. Bir teorik senaryo, gazdaki türbülansın, çekirdek onu alt edecek kadar büyük olana kadar malzemeyi çökmeye karşı desteklediğini ileri sürer; bir diğeri, önce düşük kütleli yıldızların oluştuğunu ve yığılma yoluyla daha büyük kütleli yıldızlara dönüştüğünü öne sürüyor.
Herschel Uzay Teleskobu, gökyüzünün çoğunu beş uzak kızılötesi dalga boyunda (hepsi optik dalga boylarından yüz kat daha uzun) inceledi; burada çok soğuk yıldızlararası tozun (sadece onlarca kelvin derece) en belirgin şekilde yayıldığı yer. Birçok IRDC’nin o kadar soğuk bölgeleri vardır ki, Herschel dedektörleri onları bu bantların en kısasında, 70 mikronda görecek kadar hassas değildi ve bunlara “70 mikron karanlık bölgeler” adı verildi. CfA astronom Qizhou Zhang, uzay aracını kullanan bir ekibin üyesiydi. ALMA genç, yüksek kütleli kümelerin görüldüğü 70 mikronluk karanlık bölgeleri incelemek için milimetre dizisi. Anket bir düzine IRDC’yi inceledi ve ilk bakış sonuçları, çekirdeklerin yaklaşık yarısının yaklaşık bir güneş kütlesinden daha küçük olduğunu ve otuz güneş kütlesinden daha büyük hiçbir çekirdek bulunmadığını bildirdi.
Anketteki on iki buluttan biri olan IRDC G023.477+0.114, yaklaşık on altı bin ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Yaklaşık bin güneş kütlesinde malzeme içerir ve yüksek kütleli yıldızlar oluşturma potansiyeline sahip devasa, yıldızsız bir bulut olarak kabul edildiği için seçilmiştir. Spektroskopik ölçümler, yoğun gazının türbülanslı olmadığını buldu, bu da türbülansın (en azından bu durumda) yıldızların çökmesine karşı çekirdekleri desteklemede bir faktör olmadığını ima etti.
Yeni ALMA ölçümlerinin yaklaşık onda biri ışık yılı uzamsal çözünürlükleri ile kapsamlı bir analizi, yapıda on bir çekirdek buldu ve kütlelerini yaklaşık bir ila yirmi güneş kütlesi arasında ölçtü. Gözlemler ayrıca moleküler emisyon çizgisi görüntülerinde dört paralelleştirilmiş çıkış keşfetti; bu, gelişimin bu erken aşamasında bile yıldız oluşumunun başladığının bir işareti. Bu nedenle, bu IRDC artık karakter olarak yıldız öncesi olarak kabul edilemez.
Gökbilimciler, on bir çekirdeğin gözlenen özelliklerine karşı yıldız oluşumu için iki ana teorik senaryoyu test ettiler ve bir veya iki alternatifle tutarlı örnekler buldular. Bilim adamları, bu örnek boyutunun herhangi bir net sonuca varmak için hala çok küçük olduğunu, ancak 70 mikronluk karanlık çalışmada IRDC’lerin tam örneğindeki çekirdeklerin analizinin sonunda modelleri sınırlamak için yeterli istatistik sağlayacağını savunuyorlar.
Referans: “Erken Aşamalarda (ASHES) 70 μm Karanlık Yüksek Kütle Kümelerinin ALMA Araştırması. IV. Star Formation Signatures in G023.477”, Kaho Morii, Patricio Sanhueza, Fumitaka Nakamura, James M. Jackson, Shanghuo Li, Henrik Beuther, Qizhou Zhang, Siyi Feng, Daniel Tafoya, Andrés E. Guzmán, Natsuko Izumi, Takeshi Sakai, Xing Lu, Ken’ichi Tatematsu, Satoshi Ohashi, Andrea Silva, Fernando A. Olguin ve Yanett Contreras, 16 Aralık 2021, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac2365