I mitten av vår galax, i omedelbar närhet av dess supermassiva svarta hål, är en region som plågas av kraftfulla tidvattenkrafter och badar i intensivt ultraviolett ljus och röntgenstrålning. Dessa svåra förhållanden, astronomer antar, gynnar inte stjärnbildning, speciellt lågmassa stjärnor som vår sol. Förvånande, nya observationer från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) tyder på något annat.

ALMA har avslöjat de tydliga tecknen på elva lågmassastjärnor som bildas farligt nära – inom tre ljusår – Vintergatans supermassiva svarta hål, känd för astronomer som Skytten A* (Sgr A*). På detta avstånd, tidvattenkrafter som drivs av det supermassiva svarta hålet bör vara tillräckligt energiska för att slita isär moln av damm och gas innan de kan bilda stjärnor.

Närvaron av dessa nyupptäckta protostjärnor (bildande stadiet mellan ett tätt gasmoln och en ung, lysande stjärna) antyder att förutsättningarna som krävs för att föda stjärnor med låg massa kan existera även i en av de mest turbulenta regionerna i vår galax och möjligen på liknande platser i hela universum.

Resultaten publiceras i Astrophysical Journal Letters .

"Trots alla odds, vi ser de bästa bevisen hittills på att lågmassastjärnor bildas häpnadsväckande nära det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan, sa Farhad Yusef-Zadeh, en astronom vid Northwestern University i Evanston, Illinois, och huvudförfattare på tidningen. "Detta är ett verkligt överraskande resultat och ett som visar hur robust stjärnbildning kan vara, även på de mest osannolika platser."

ALMA-data tyder också på att dessa protostjärnor är cirka 6, 000 år gammal. "Detta är viktigt eftersom det är den tidigaste fasen av stjärnbildning vi har hittat i denna mycket fientliga miljö, sa Yusef-Zadeh.

Teamet av forskare identifierade dessa protostjärnor genom att se de klassiska "dubbla loberna" av material som fäster var och en av dem. Dessa kosmiska timglasliknande former signalerar de tidiga stadierna av stjärnbildning. Molekyler, som kolmonoxid (CO), i dessa lober lyser starkt i millimetervåglängdsljus, som ALMA kan observera med enastående precision och känslighet.

Protostjärnor bildas från interstellära moln av damm och gas. Täta materialfickor i dessa moln kollapsar under sin egen gravitation och växer genom att de samlar på sig mer och mer stjärnbildande gas från sina modermoln. En del av detta infallande material, dock, kommer aldrig upp på stjärnans yta. Istället, den skjuts ut som ett par höghastighetsstrålar från protostjärnans nord- och sydpoler. Extremt turbulenta miljöer kan störa den normala processionen av material till en protostjärna, medan intensiv strålning – från massiva närliggande stjärnor och supermassiva svarta hål – kan spränga bort modermolnet, förhindrar bildandet av alla utom de mest massiva stjärnorna.

Vintergatans galaktiska centrum, med sina 4 miljoner solmassa svarta hål, ligger cirka 26, 000 ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Skytten. Stora lager av interstellärt damm skymmer denna region, gömmer det från optiska teleskop. Radiovågor, inklusive millimeter- och submillimeterljuset som ALMA ser, kan tränga igenom detta damm, ger radioastronomer en tydligare bild av dynamiken och innehållet i denna fientliga miljö.

Tidigare ALMA-observationer av området kring Sgr A* av Yusef-Zadeh och hans team avslöjade flera massiva spädbarnsstjärnor som uppskattas vara cirka 6 miljoner år gamla. Dessa föremål, känd som proplyds, är vanliga drag i lugnare stjärnbildande regioner, som Orionnebulosan. Även om det galaktiska centret är en utmanande miljö för stjärnbildning, det är möjligt för särskilt täta kärnor av vätgas att passera den nödvändiga tröskeln och skapa nya stjärnor.

De nya ALMA-observationerna, dock, avslöjade något ännu mer anmärkningsvärt, tecken på att elva lågmassa protostjärnor bildas inom 1 parsec – knappa 3 ljusår – från galaxens centrala svarta hål. Yusef-Zadeh och hans team använde ALMA för att bekräfta att överföringshastigheterna för massor och momentum – protostjärnstrålarnas förmåga att plöja genom omgivande interstellärt material – överensstämmer med unga protostjärnor som finns på hela vår galaxskiva.

"Denna upptäckt ger bevis på att stjärnbildning äger rum i moln överraskande nära Skytten A*, " sa Al Wootten med National Radio Astronomy Observatory i Charlottesville, Virginia, och medförfattare på tidningen. "Även om dessa förhållanden är långt ifrån idealiska, vi kan föreställa oss flera vägar för dessa stjärnor att dyka upp."

För att detta ska ske, yttre krafter skulle behöva komprimera gasmolnen nära mitten av vår galax för att övervinna regionens våldsamma natur och tillåta gravitationen att ta över och bilda stjärnor. Astronomerna spekulerar i att gasmoln med hög hastighet kan hjälpa till med stjärnbildning när de tvingar sig igenom det interstellära mediet. Det är också möjligt att jetstrålar från själva det svarta hålet kan plöja in i de omgivande gasmolnen, komprimera material och utlösa denna explosion av stjärnbildning.

"Nästa steg är att ta en närmare titt för att bekräfta att dessa nybildade stjärnor kretsar runt av skivor av dammig gas, avslutade Mark Wardle, en astronom vid Macquarie University i Sydney, Australien, och medutredare i teamet. "Om så är fallet, det är troligt att planeter så småningom kommer att bildas av detta material, som är fallet för unga stjärnor på den galaktiska skivan."