Kredit:Habart et al./W. M. Keck Observatory
Astronomer som använder W. M. Keck-observatoriet på Hawaii Island har från Maunakea fångat de mest detaljerade och kompletta bilderna som någonsin tagits av zonen där den berömda stjärnbilden Orion blir zappad med ultraviolett (UV) strålning från massiva unga stjärnor.
Denna bestrålade neutrala zon, som kallas en Photo-Dissociation Region (PDR), är belägen i Orion Bar i Orionnebulosan, en aktiv stjärnbildande plats som finns i mitten av "svärdet" som hänger från Orions "bälte". När den ses med blotta ögat, misstas nebulosan ofta för en av stjärnorna i stjärnbilden; när den ses med ett teleskop ses den fotogena nebulosan som en glödande gasformig stjärnkammare belägen 1 350 ljusår från jorden.
"Det var spännande att vara den första, tillsammans med mina kollegor från James Webb Space Telescope-teamet 'PDRs4All', att se de skarpaste bilderna av Orion Bar som någonsin tagits i nära infraröd", säger Carlos Alvarez, en stabsastronom vid Keck Observatory och medförfattare till studien.
Eftersom Orionnebulosan är den massiva stjärnbildningsregionen som ligger närmast oss och kan likna miljön där vårt solsystem föddes, är att studera dess PDR – området som värms upp av stjärnljus – en idealisk plats för att hitta ledtrådar om hur stjärnor och planeter skapas.
"Att observera fotodissociationsregioner är som att titta in i vårt förflutna", säger Emilie Habart, en Institut d'Astrophysique Spatiale docent vid Paris-Saclay University och huvudförfattare till en artikel om denna studie. "Dessa regioner är viktiga eftersom de tillåter oss att förstå hur unga stjärnor påverkar gas- och stoftmolnet de föds i, särskilt platser där stjärnor, som solen, bildas."
Studien har godkänts för publicering i tidskriften Astronomy &Astrophysics , och är tillgänglig i förtrycksformat på arXiv.org.
Dessa sökvägsobservationer har hjälpt till vid planeringen av James Webb Space Telescope (JWST) Early Release Science (ERS)-programmet PDRs4All:Radiative feedback of massive stars (ID1288). PDRs4All-programmet beskrivs i en Publications of the Astronomical Society of the Pacific papper av Berné, Habart, Peeters et al. (2022).
Till vänster:Hubble Space Telescope-mosaik av Orion Bar. Kredit:NASA/STScI/Rice Univ./C.O’Dell et al. NIRC2 vidvinkelkamera Synfält visas i den gula fyrkanten. Till höger:Infraröd värmekarta över Orion Bar erhållen med Keck Observatorys NIRC2-instrument avslöjar understrukturer som proplyds. Kredit:Habart et al./W. M. Keck Observatory
Metodik
För att undersöka Orions PDR använde PDRs4All-teamet Keck Observatorys andra generation Near-Infrared Camera (NIRC2) i kombination med Keck II-teleskopets adaptiva optiksystem. De avbildade framgångsrikt regionen med så extrema detaljer att forskarna kunde spatialt lösa upp och särskilja Orion Bars olika understrukturer - såsom åsar, filament, kulor och proplyds (externt upplysta fotoevaporerande skivor runt unga stjärnor) - som bildades när stjärnljus sprängdes och skulpterade nebulosans blandning av gas och damm.
"Aldrig tidigare har vi i liten skala kunnat observera hur interstellära materiastrukturer är beroende av deras miljöer, särskilt hur planetsystem kan bildas i miljöer som är starkt bestrålade av massiva stjärnor", säger Habart. "Detta kan göra det möjligt för oss att bättre förstå arvet från det interstellära mediet i planetsystem, nämligen vårt ursprung."
Massiva unga stjärnor avger stora mängder UV-strålning som påverkar fysiken och kemin i deras lokala miljö; hur denna våg av energi som stjärnorna injicerar i sitt ursprungliga moln påverkar och formar stjärnbildningen är ännu inte välkänt.
De nya Keck Observatory-bilderna av Orion Bar kommer att hjälpa till att fördjupa astronomernas förståelse av denna process eftersom de avslöjar i detalj var gas i dess PDR förändras från varm joniserad gas, till varm atomär, till kall molekylär gas. Att kartlägga denna omvandling är viktigt eftersom den täta, kalla molekylära gasen är det bränsle som behövs för stjärnbildning.
Vad är härnäst
Dessa nya observationer från Keck Observatory har informerat om planer för JWST-observationer av Orion Bar, som är bland JWST:s mål och förväntas observeras under de kommande veckorna.
"En av de mest spännande aspekterna av detta arbete är att se Keck spela en grundläggande roll i JWST-eran", säger Alvarez. "JWST kommer att kunna dyka djupare in i Orion Bar och andra PDR, och Keck kommer att vara avgörande för att validera JWST:s tidiga vetenskapliga resultat. Tillsammans kan de två teleskopen ge unik insikt i egenskaperna hos gasen och den kemiska sammansättningen av PDR, vilket kommer att hjälpa oss att förstå naturen hos dessa fascinerande stjärnsprängda regioner." + Utforska vidare
