Medan de använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) för att observera stora stjärnbildande regioner i det stora magellanska molnet (LMC), upptäckte forskare en turbulent push-and-pull-dynamik i den stjärnbildande regionen, 30 Doradus. Observationer avslöjade att trots intensiv stjärnfeedback formar gravitationen det molekylära molnet, och mot vetenskapliga odds driver den pågående bildandet av unga, massiva stjärnor. Observationerna presenterades idag på en presskonferens vid det 240:e mötet i American Astronomical Society (AAS) i Pasadena, Kalifornien, och publiceras i The Astrophysical Journal (ApJ ).

30 Doradus är en stor stjärnbildande region som ligger granne med Vintergatan – bara 170 000 ljusår bort – i hjärtat av det stora magellanska molnets berömda Tarantelnebulosa. Det är hem för det mest massiva klustret av stjärnor i det kosmiska grannskapet, vilket skapar ett perfekt mål för forskare som försöker förstå födelsen och utvecklingen av stjärnor. I hjärtat av 30 Doradus ligger en gnistrande stellar plantskola som har sett födelsen av mer än 800 000 stjärnor och protostjärnor, inklusive en halv miljon heta, unga och massiva stjärnor. Regionen är av intresse för astronomer som studerar stjärnbildning och galaktisk evolution på grund av de pågående effekterna av gravitation och stjärnåterkoppling - enorm energi som släpps tillbaka till regionen av unga och massiva stjärnor som kan bromsa stjärnbildningen - som tävlar mot varandra för att hantera takter för stjärnbildning.

Nya observationer av 30 Doradus gjordes med hjälp av de mycket känsliga Band 6-mottagarna på ALMA, ett observatorium som samarbetats av U.S. National Science Foundations National Radio Astronomy Observatory (NRAO), och ledde till en överraskande avslöjande om molekylmolnet. "Stjärnor bildas när täta gasmoln blir oförmögna att motstå tyngdkraften. Våra nya observationer visar tydliga bevis på att tyngdkraften formar de tjockaste delarna av molnen, samtidigt som de avslöjar många molnfragment med lägre densitet som är för turbulenta för att gravitationen ska kunna utöva stort inflytande", säger Tony Wong, professor vid University of Illinois i Urbana-Champaign och huvudförfattare till den nya forskningen. "Vi förväntade oss att upptäcka att de delar av molnet som ligger närmast de unga, massiva stjärnorna skulle visa de tydligaste tecknen på att gravitationen överväldigas av återkoppling, och som ett resultat, en lägre takt av stjärnbildning. Istället bekräftade dessa observationer att även i en region med extremt aktiv återkoppling känns gravitationens närvaro fortfarande starkt, och stjärnbildningen kommer sannolikt att fortsätta."

För att få en tydligare bild av vad som hände i 30 Doradus delade teamet in molnet i klumpar för att mäta hur en del av molnet skiljer sig från en annan. Eftersom stjärnor vanligtvis bildas i de tätaste delarna av molekylära moln, var det avgörande att skilja mellan de mindre täta och mer täta klumparna för att skapa en tydlig förståelse av vad som händer i 30 Doradus. Det nya tillvägagångssättet avslöjade ett mönster. "Vi brukade tänka på interstellära gasmoln som pösiga eller runda strukturer, men det är allt tydligare att de är strängliknande eller trådliknande," sa Wong. "När vi delade upp molnet i klumpar för att mäta skillnader i densitet observerade vi att de tätaste klumpar inte är slumpmässigt placerade utan är högorganiserade på dessa filament. Filamenten i sig verkar vara formade av gravitationen, så de är förmodligen ett viktigt steg i processen av stjärnbildning."

Till skillnad från Vintergatan, som upplever en relativt långsam och jämn stjärnbildningshastighet på ungefär sju stjärnor - eller motsvarande fyra solmassor - varje år går 30 Doradus hemgalax, LMC och dess stjärnbildande regioner genom "boom och byst" cykler, vilket ofta resulterar i perioder av intensivt tempo stjärnbildning. Teamet hoppas att de nya rönen, såväl som ytterligare framtida forskning, kommer att belysa skillnaderna mellan Vintergatan och andra, mer aktiva stjärnbildande galaxer, inklusive hur konkurrensen mellan gravitation och feedback formar molekylära moln och påverkar stjärnfödseln priser.

Remy Indebetouw, en astronom vid NRAO och en medförfattare till forskningen sa, "30 Doradus innehåller den närmaste massiva stjärnhopen till jorden. Kluster som denna kan agera som bomber i galaxer, blåsa ut gas och till och med förändra deras långsiktiga evolution. Vi vill förstå hur molekylära moln förvandlas till stjärnor, i detalj:hur lång tid tar det, hur snabbt börjar nybildade stjärnor att påverka deras födelsemoln, och över vilka avstånd, saker som för närvarande inte är väl förstådda. Att observera dessa kluster kommer att ta oss ett steg närmare ett svar."

Wong tillade att observationerna både hjälper forskare att förstå de breda vetenskapliga implikationerna av stjärnbildning och avslöjar galaxernas historia och framtid. "Ett av astronomins största mysterier är varför vi kan se stjärnor bildas idag. Varför kollapsade inte all tillgänglig gas i en enorm fyrverkerishow för länge sedan? Det vi lär oss nu kan hjälpa oss att skina ett ljus om vad som händer djupt inuti molekylära moln så att vi bättre kan förstå hur galaxer upprätthåller stjärnbildning över tid." + Utforska vidare

Bild:Nebulosan tar fram massiva stjärnor i den nya Hubble-bilden