Två forskarlag använde en karta från NASAs Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA, för att avslöja nya rön om stjärnor som bildas i Orions ikoniska hästhuvudnebulosa. Kartan avslöjar viktiga detaljer för att få en fullständig förståelse för damm och gas som är involverade i stjärnbildning.

Horsehead -nebulosan är inbäddad i det mycket större Orion B gigantiska molekylmolnet och är extremt tät, med tillräcklig massa för att göra cirka 30 solliknande stjärnor. Det markerar gränsen mellan det omgivande kalla molekylära molnet - fyllt med råvaror som behövs för att göra stjärnor och planetsystem - och området i väster där massiva stjärnor redan har bildats. Men strålningen från stjärnorna eroderar dessa råvaror. Medan de kalla molekylerna, som kolmonoxid, djupt inne i den täta nebulosan är skyddad från denna strålning, molekyler på ytan utsätts för den. Detta utlöser reaktioner som kan påverka stjärnbildning, inklusive omvandling av kolmonoxidmolekyler till kolatomer och joner, kallas jonisering.

Ett lag, ledd av John Bally vid Center for Astrophysics and Space Astronomy, vid University of Colorado i Boulder, ville veta om den intensiva strålningen från närliggande stjärnor är tillräckligt stark för att komprimera gasen i nebulosan och utlösa ny stjärnbildning. De kombinerade data från SOFIA och två andra observatorier för att få en mångfacetterad bild av molekylernas struktur och rörelse där.

Ballys team fann att strålningen från de närliggande stjärnorna skapar het plasma som komprimerar den kalla gasen inuti Horsehead, men kompressionen är otillräcklig för att utlösa födelsen av ytterligare stjärnor. Ändå, de lärde sig viktiga detaljer om nebulosans struktur.

Strålningen fick en destruktiv joniseringsvåg att krascha över molnet. Den vågen stoppades av den täta hästhuvuddelen av molnet, får vågen att svepa runt den. Horsehead utvecklade sin ikoniska form eftersom den var tillräckligt tät för att blockera de destruktiva krafterna i joniseringsvågen.

"Formen på den ikoniska hästhuvudnebulosan talar om rörelsen och hastigheten i denna process, ", sa Bally. "Det illustrerar verkligen vad som händer när ett molekylärt moln förstörs av joniserad strålning."

Forskare försöker förstå hur stjärnor bildades i hästhuvudnebulosan - och varför ytterligare stjärnor inte gjorde det - eftersom dess närhet till jorden gör det möjligt för astronomer att studera den i detalj. Detta ger ledtrådar till hur stjärnor kan bildas i avlägsna galaxer som är för långt borta för att fina detaljer ska kunna observeras tydligt av även de mest kraftfulla teleskop.

"I studier som denna, vi lär oss att stjärnbildning är en självbegränsande process, " sa Bally. "De första stjärnorna som bildas i ett moln kan förhindra uppkomsten av ytterligare stjärnor i närheten genom att förstöra intilliggande delar av molnet."

I en annan studie baserad på SOFIAs karta, ett team av forskare under ledning av Cornelia Pabst, vid Leiden University, Nederländerna, analyserade gasens struktur och ljusstyrka inom kalla mörka områden i och runt Horsehead -nebulosan. Denna region har mycket liten stjärnbildning jämfört med Orion B -molnet eller den stora nebulosan i Orion, sydväst om Horsehead -nebulosan. Pabst och hennes team ville förstå de fysiska förhållandena i det mörka området som kan påverka stjärnbildningshastigheten.

De fann att formen, struktur och ljusstyrka hos gasen i nebulosan passar inte befintliga modeller. Ytterligare observationer är nödvändiga för att undersöka varför modellerna inte stämmer överens med det som observerades.

"Vi har precis börjat förstå det, även om vi bara tittade på en mycket liten del av detta molekylära moln, allt är mer komplicerat än vad modellerna initialt angav, "sa Pabst." Den här kartan är vacker, värdefull data som vi kan kombinera med framtida observationer för att hjälpa oss att förstå hur stjärnor bildas lokalt, i vår galax, så vi kan relatera det till extragalaktisk forskning."

Studierna publicerades i Astronomisk tidskrift och Astronomi och astrofysik .

Horsehead Nebula -kartan som används av båda lagen skapades med SOFIAs uppgraderade STORA instrument. Den uppgraderades för att använda 14 detektorer samtidigt, så kartan skapades betydligt snabbare än den kunde ha varit på tidigare observatorier, som endast använde en enda detektor.

"Vi hade inte kunnat göra denna forskning utan SOFIA och dess uppgraderade instrument, uppGREAT." sa Bally. "För att den landar efter varje flygning, dess instrument kan justeras, uppgraderas och förbättras på sätt som inte är möjliga på rymdbaserade observatorier. SOFIA är grundläggande för att utveckla allt kraftfullare och tillförlitligare instrument för framtida användning i rymden. "

SOFIA är en Boeing 747SP jetliner modifierad för att bära ett 100-tums teleskop.