Astronomer observerar stjärnbildande regioner i vår galax med NASA:s flygande teleskop, Stratosfärobservatoriet för infraröd astronomi, SOFIA, att förstå de processer och miljöer som krävs för att skapa de största kända stjärnorna, som tippar vågen till tio gånger massan av vår egen sol eller mer.

Forskargruppen, ledd av James M. De Buizer, SOFIA senior forskare och Jonathan Tan vid Chalmers tekniska högskola, Göteborg, Sverige och University of Virginia, har publicerat observationer av åtta extremt massiva och unga stjärnor i vår Vintergatans galax. SOFIAs kraftfulla kamera, den infraröda kameran för svaga föremål för SOFIA-teleskopet, känd som FORCAST, lät laget undersöka varma, dammiga områden som värms upp av ljus från lysande, massiva stjärnor som fortfarande bildas. SOFIA:s luftburna plats, flyger över mer än 99 procent av jordens infrarödblockerande vattenånga tillsammans med dess kraftfulla instrument, gör det till det enda observatoriet som kan studera stjärnorna vid våglängderna, känslighet, och upplösning som krävs för att se inuti de täta dammmolnen från vilka dessa stjärnor är födda.

Forskningen är en del av den pågående SOFIA Massive (SOMA) Star Formation Survey av Tan och hans medarbetare. Som en del av denna undersökning, de studerar ett stort urval av nyfödda stjärnor, känd som "protostjärnor, "som har olika massor, befinner sig i olika evolutionära stadier, och inom olika miljöer. Teamet hoppas få insikt i den övergripande processen för hur massiva stjärnor bildas och hjälpa till att testa och förfina nya teoretiska modeller för stjärnbildning.

Massiva stjärnor avslutar sina liv i våldsamma supernovaexplosioner, driver ut elementen i deras centra in i det interstellära mediet. Över miljoner eller miljarder år, dessa grundämnen återvinns till nybildade stjärnor och deras solsystem.

"Om det inte vore för massiva stjärnor, vi skulle inte ha de nödvändiga elementen som behövs för att skapa vårt solsystem, vår planet, eller till och med de grundläggande byggstenarna som behövs för livet, " säger De Buizer. "Det är inte klart om massiva stjärnor bildas i en liknande miljö, eller till och med på samma sätt, när vår sol bildades. Det är anledningen till att vi studerar massiva stjärnor, och deras födelseprocesser."

Det finns ingen vetenskaplig konsensus om mekanismen som driver fram skapandet av massiva stjärnor. Denna SOMA-undersökning avslöjar att massiv stjärnbildning åtföljs av lanseringen av kraftfulla, magnetiserade vindar som strömmar ut ovanifrån och under en virvlande gasskiva som matar den växande stjärnan. Dessa vindar blåser håligheter genom den täta, dammigt moln, vilket gjorde det möjligt för forskare att se tydligare in i stjärnkammaren. Genom att mäta hur mycket ljus som läcker ut från dessa håligheter vid olika våglängder, forskare kan lära sig om strukturen hos protostjärnor och kan testa olika teoretiska modeller av deras bildande.

"Att förstå födelseprocessen för massiva stjärnor är ett av de viktigaste olösta problemen inom modern astrofysik, eftersom dessa stjärnor är så inflytelserika i hela vår galax och bortom." säger Tan. "SOFIA-teleskopets unika förmåga att se vid infraröda våglängder – våglängder som är 100 gånger längre än de för synligt ljus – är avgörande för framsteg i denna forskning, eftersom detta är den del av spektrumet där stjärnorna avger det mesta av sin energi."

Den första SOMA-studien publicerades i Astrofysisk tidskrift under 2017. Observationer i SOMA-studien kommer att fortsätta ombord på SOFIA sommaren 2018, med planer på att observera ett femtiotal regioner av massiv stjärnbildning i hela vår galax.

"Våra senaste och kommande observationer kommer att ge ett tillräckligt stort urval för att upptäcka de allmänna principerna för hur massiva stjärnor föds, sa Tan.