För att få en fullständig bild av massiva stjärnors liv, forskare måste studera dem i alla stadier – från när de är en massa av oformad gas och damm, till deras ofta dynamiska livshotande explosioner.

NASA:s flygande teleskop, Stratosfäriska observatoriet för infraröd astronomi, eller SOFIA, är särskilt väl lämpad för att studera det prenatala stadiet av stjärnutveckling i stjärnbildande regioner, såsom Tarantula -nebulosan, en gigantisk massa av gas och stoft som ligger inom det stora magellanska molnet, eller LMC.

Forskare från Minnesota Institute for Astrophysics, ledd av Michael Gordon, gick ombord på SOFIA för att identifiera och karakterisera ljusstyrkan, ålder och dammhalt i tre unga stjärnbildande regioner inom LMC.

"Det stora magellanska molnet har alltid varit ett intressant och utmärkt laboratorium för massiv stjärnbildning, ", sa Gordon. "De kemiska egenskaperna hos stjärnbildande regioner i LMC är väsentligt annorlunda än i Vintergatan, vilket innebär att stjärnorna som bildas där potentiellt speglar förhållandena för stjärnbildning i dvärggalaxer vid tidigare tidpunkter i universum."

I vårt galaktiska grannskap, som inkluderar LMC, massiva stjärnor – vanligtvis klassificerade som stjärnor mer än åtta gånger massan av jordens sol – tros bildas uteslutande i mycket täta molekylära moln. Det mörka dammet och gasen absorberar bakgrundsljus, vilket hindrar traditionella optiska teleskop från att avbilda dessa områden.

"Mellaninfraröda funktionerna hos SOFIA är idealiska för att tränga igenom infraröda mörka moln för att ta bilder av potentiella massiva stjärnbildande regioner, " sa Gordon.

Observationerna avslutades med den infraröda kameran för svaga föremål för SOFIA-teleskopet, känd som FORCAST. Denna infraröda kamera utför också spektroskopi, som identifierar de element som finns.

Astronomer studerar stjärnor som utvecklas både i det optiska och det infraröda för att lära sig mer om fotosfären, och populationen av stjärnor i fotosfären. De medel- och fjärrinfraröda data från SOFIA bekräftar dammtemperaturen och massaccretionshastigheterna som överensstämmer med tidigare forskning av LMC.

"Vi vill kombinera så många observationer som vi kan från det optiska, sett genom bilder från rymdteleskopet Hubble, hela vägen ut till det avlägsna infraröda, avbildad med Spitzer Space Telescope och Herschel Space Observatory, för att få en så bred bild som möjligt, Gordon fortsatte. "Inga tidigare forskare har använt FORCASTs våglängdsområde för att effektivt studera massiva stjärnformationer. Vi behövde SOFIA för att fylla i gapet på 20 till 40 mikron för att ge oss hela bilden av vad som händer."

Sommaren 2017, ytterligare forskning av Tarantelnebulosan utfördes ombord på SOFIA under observatoriets sex veckor långa vetenskapskampanj som opererades från Christchurch, Nya Zeeland, att studera himlen på södra halvklotet. Gordon och hans team är hoppfulla att när de analyseras, data som erhållits från Christchurch-flygningarna kommer att avslöja tidigare oupptäckta unga massiva stjärnor som bildas i regionen, som aldrig har observerats utanför Vintergatan.

SOFIA är en Boeing 747SP jetliner modifierad för att bära ett 100-tums teleskop. Det är ett gemensamt projekt av NASA och German Aerospace Center, DLR.