På den södra himlen, ligger cirka 4, 300 ljusår från jorden, ligger RCW 120, ett enormt glödande moln av gas och damm. Detta moln, känd som en emissionsnebulosa, bildas av joniserade gaser och avger ljus vid olika våglängder. Ett internationellt team ledd av forskare från West Virginia University studerade RCW 120 för att analysera effekterna av stjärnfeedback, processen genom vilken stjärnor injicerar energi tillbaka till sin miljö. Deras observationer visade att stjärnvindar gör att regionen expanderar snabbt, vilket gjorde det möjligt för dem att begränsa regionens ålder. Dessa fynd indikerar att RCW 120 måste vara mindre än 150, 000 år gammal, vilket är väldigt ungt för en sådan nebulosa.

Cirka sju ljusår från centrum av RCW 120 ligger molnets gräns, där en uppsjö av stjärnor bildas. Hur bildas alla dessa stjärnor? För att svara på den frågan, vi måste gräva djupt i nebulosans ursprung. RCW 120 har en ung, massiv stjärna i dess centrum, som genererar kraftiga stjärnvindar. Stjärnvindarna från denna stjärna är ungefär som de från vår egen sol, genom att de kastar ut material från sin yta i rymden. Denna stjärnvind chockerar och komprimerar de omgivande gasmolnen. Energin som matas in i nebulosan utlöser bildandet av nya stjärnor i molnen, en process som kallas "positiv återkoppling" eftersom närvaron av den massiva centrala stjärnan har en positiv effekt på framtida stjärnbildning. Laget, med WVU-postdoktor Matteo Luisi, använde SOFIA (Stratosfärobservatoriet för infraröd astronomi) för att studera massiva stjärnors interaktioner med sin omgivning.

SOFIA är ett luftburet observatorium som består av ett 8,8 fot (2,7 meter) teleskop som bärs av ett modifierat Boeing 747SP-flygplan. SOFIA observerar i det infraröda regimen av det elektromagnetiska spektrumet, vilket är precis bortom vad människor kan se. För observatörer på marken, vattenånga i atmosfären blockerar mycket av ljuset från rymden som infraröda astronomer är intresserade av att mäta. Dock, dess marschhöjd på sju miles (13 km), sätter SOFIA över det mesta av vattenångan, tillåta forskare att studera stjärnbildande regioner på ett sätt som inte skulle vara möjligt från marken. Över natten, observatoriet under flygning observerar himmelska magnetfält, stjärnbildande regioner (som RCW 120), kometer och nebulosor. Tack vare den nya upGREAT-mottagaren som installerades 2015, det luftburna teleskopet kan göra mer exakta kartor över stora områden på himlen än någonsin tidigare. Observationerna av RCW 120 är en del av SOFIA FEEDBACK-undersökningen, en internationell satsning ledd av forskarna Nicola Schneider vid University of Cologne och Alexander Tielens vid University of Maryland, som använder upGREAT för att observera en mängd stjärnbildande regioner.

Forskargruppen valde att observera den spektroskopiska [CII] linjen med SOFIA, som emitteras från diffust joniserat kol i det stjärnbildande området. "[CII]-linjen är förmodligen den bästa spåraren av feedback på små skalor, och – till skillnad från infraröda bilder – ger den oss hastighetsinformation, vilket betyder att vi kan mäta hur gasen rör sig. Det faktum att vi nu enkelt kan observera [CII] över stora områden på himlen med upGREAT gör SOFIA till ett riktigt kraftfullt instrument för att utforska stjärnfeedback mer i detalj än vad som var möjligt tidigare, säger Matteo.

Med hjälp av deras [CII] observationer från SOFIA, forskargruppen fann att RCW 120 expanderar med 33, 000 mph (15 km/s), vilket är otroligt snabbt för en nebulosa. Från denna expansionshastighet, teamet kunde sätta en åldersgräns på molnet och fann att RCW 120 är mycket yngre än man tidigare trott. Med åldersuppskattningen, de kunde härleda den tid det tog för stjärnbildningen vid nebulosans gräns att sparka in efter att den centrala stjärnan hade bildats. Dessa fynd tyder på att positiva återkopplingsprocesser sker på mycket korta tidsskalor och pekar på idén att dessa mekanismer kan vara ansvariga för de höga stjärnbildningshastigheterna som inträffade under universums tidiga skeden.

Ser fram emot, teamet hoppas kunna utöka denna typ av analys till att studera fler stjärnbildande regioner. Matteo säger, "De andra regionerna vi tittar på med FEEDBACK-undersökningen är i olika utvecklingsstadier, har olika morfologier, och vissa har många stora stjärnor i sig, i motsats till endast en i RCW 120. Vi kan sedan använda denna information för att bestämma vilka processer som primärt driver utlöst stjärnbildning och hur återkopplingsprocesser skiljer sig mellan olika typer av stjärnbildande regioner."