«Drageegget» kan gi forskere et sjeldent innblikk i hvordan massive stjerner blir til

Astronomer har undersøkt et mulig «embryo» til en massiv stjerne som skiller seg ut med en svært kompakt kjerne, et enormt lager av kald gass og støv – og ingen tydelige tegn på kraftige utstrømninger. Objektet har fått kallenavnet «drageegget» og kan gi forskere et sjeldent innblikk i hvordan stjerner med minst åtte ganger Solens masse begynner å ta form.

Forskerne omtaler objektet som «a promising compact high-mass core candidate» i studien. Samtidig er det fortsatt uklart hvor mye masse som faktisk er samlet i den lille kjernen, og om en protostjerne allerede har dannet seg.

To teorier om massive stjerner

Stjernedannelsen kan ifølge to hovedmodeller begynne på ulike måter. Den ene modellen beskriver at en massiv kjerne først bygges opp og deretter kollapser til en stjerne. Den andre går ut på at en mindre kime vokser ved å trekke til seg materiale fra gass- og støvskyen rundt.

Strukturen i «drageegget» kan gjøre det mulig å undersøke disse konkurrerende forklaringene nærmere. Objektet har betegnelsen C2c1a og ligger i en infrarød-mørk sky kalt Dragon Cloud, rundt 16 300 lysår fra Jorden.

Moderklumpen inneholder omtrent 1 061 solmasser, men sender ut lite energi sett opp mot massen. Det kan tyde på at området befinner seg i et tidlig stadium av dannelsen av massive stjerner. Tidligere observasjoner antydet at C2c1a inneholdt mellom 20 og 30 solmasser, men de viste ikke hvor tett massen var samlet, eller om en protostjerne hadde oppstått.

ALMA fant seks komponenter

Et forskerteam ledet av Ashley Thomas Barnes ved European Southern Observatory brukte Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kjent som ALMA, til å undersøke området ved en bølgelengde på 1,3 millimeter.

Observasjonene skilte ut seks komponenter: den lyseste kilden, C2c1a(a), en annen fremtredende komponent kalt C2c1b og fire svakere strukturer. Mens området rundt besto av flere deler, fremsto C2c1a(a) som én kompakt kilde. Radiusen er anslått til rundt 87 astronomiske enheter (AU).

Én AU er den gjennomsnittlige avstanden mellom Jorden og Solen. Forskerne fant ingen mindre fragmenter inne i kilden ned til observasjonenes oppløsningsgrense på omtrent 175 AU. I studien skriver forfatterne at området deler seg i flere fragmenter, mens den lyseste komponenten fortsatt er ett kompakt kontinuumspunkt ned til rundt 175 AU.

Den kompakte kilden hadde en lysstyrketemperatur på omtrent 40 kelvin. Tidligere observasjoner hadde anslått gasstemperaturen til rundt 10 kelvin. Forskjellen tyder på en kraftig temperaturgradient, der et varmere indre område ligger innkapslet i kaldere materiale.

En massiv, kald gass- og støvreservoar

Den kompakte kilden ligger inne i et langt større reservoar med omtrent 110 solmasser av gass og støv. Materialet strekker seg over skalaer på rundt 10 000 AU. Noe av dette kan etter hvert tilføre masse til objektet i utvikling, men observasjonene viser ikke hvor mye som faktisk vil gjøre det.

Forskerne lette også etter stråling fra varm gass, som kunne ha avslørt en stjerne under utvikling, og etter utstrømninger – strømmer av materiale som ofte drives bort fra unge stjerner. De fant ingen sterke signaler fra varm gass i sentrum og ingen overbevisende høyhastighetsutstrømning knyttet til den kompakte kilden.

«A weak, deeply embedded, or unfavorably oriented outflow cannot be excluded, but the present data reveal no clear outflow signature from the compact source,» skriver studiens forfattere.

Det ble registrert svake molekylutslipp, men disse var spredt over området og ikke samlet i sentrum. Kilden kan derfor være kald, eller tykt støv kan skjule varmere materiale på innsiden.

Fraværet av en tydelig utstrømning utelukker heller ikke at en ung stjerne allerede finnes. En svak utstrømning, en strøm som er dypt innkapslet, eller en som peker i en ugunstig retning, kan ha unngått å bli oppdaget.

Uklart hvor tung kjernen er

Massen til selve kjernen er også usikker. Avhengig av hvilke antakelser forskerne gjør om støvets temperatur og hvordan støvet sender ut stråling, varierer beregningene fra omtrent to til 30 solmasser.

Det betyr at objektet enten kan være en massiv og kald kjerne, eller et varmere og mindre massivt objekt omgitt av et langt større reservoar. Den kompakte strukturen og mangelen på tydelig stjerneaktivitet passer med modeller der en massiv kjerne dannes før den kollapser til en stjerne. Observasjonene kan likevel ikke utelukke at en mindre kime vokser ved å samle materiale fra omgivelsene.

Forskerne trenger mer detaljerte målinger av støvtemperaturen, den indre strukturen og gassens bevegelser for å avgjøre hva «drageegget» faktisk inneholder. ALMA-observasjonene har vist en bemerkelsesverdig kompakt kilde inne i et massivt, kaldt reservoar, men spørsmålet om hvordan objektet i sentrum vil vokse, er fortsatt ubesvart.