Astronomen erfassen die bisher detailliertesten Bilder der Strahlungsregion in Orions „Schwert“

Astronomen, die das WM-Keck-Observatorium auf der Insel Hawaii nutzen, haben von Maunakea aus die detailliertesten und vollständigsten Bilder aufgenommen, die jemals von der Zone aufgenommen wurden, in der das berühmte Sternbild Orion mit ultravioletter (UV) Strahlung von massereichen jungen Sternen gezackt wird.

Diese bestrahlte neutrale Zone, Photodissoziationsregion (PDR) genannt, befindet sich im Orion-Balken innerhalb des Orion-Nebels, einer aktiven Sternentstehungsstelle, die sich in der Mitte des „Schwerts“ befindet, das an Orions „Gürtel“ hängt. Mit bloßem Auge betrachtet, wird der Nebel oft mit einem der Sterne im Sternbild verwechselt; Wenn man ihn mit einem Teleskop betrachtet, sieht man den fotogenen Nebel als eine leuchtende, gasförmige Sternenstube, die sich 1.350 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.

„Es war aufregend, als Erster zusammen mit meinen Kollegen des ‚PDRs4All‘-Teams des James-Webb-Weltraumteleskops die schärfsten Bilder des Orion-Balkens zu sehen, die jemals im nahen Infrarot aufgenommen wurden“, sagte Carlos Alvarez, ein angestellter Astronom am Keck-Observatorium und Co-Autor der Studie.

Da der Orionnebel die uns am nächsten gelegene massereiche Sternentstehungsregion ist und möglicherweise der Umgebung ähnelt, in der unser Sonnensystem geboren wurde, ist die Untersuchung seines PDR – des Bereichs, der durch Sternenlicht erwärmt wird – ein idealer Ort, um Hinweise darauf zu finden, wie Sterne entstehen und Planeten entstehen.

„Die Beobachtung von Fotodissoziationsregionen ist wie ein Blick in unsere Vergangenheit“, sagte Emilie Habart, außerordentliche Professorin am Institut d’Astrophysique Spatiale an der Universität Paris-Saclay und Hauptautorin eines Artikels zu dieser Studie. „Diese Regionen sind wichtig, weil sie es uns ermöglichen zu verstehen, wie junge Sterne die Gas- und Staubwolke beeinflussen, in der sie geboren werden, insbesondere an Orten, an denen Sterne wie die Sonne entstehen.“

Die Studie wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommen Astronomie & Astrophysikund ist im Preprint-Format auf arXiv.org verfügbar.

Diese Pathfinder-Beobachtungen haben bei der Planung des Early Release Science (ERS)-Programms PDRs4All: Radiative feedback of massive stars (ID1288) des James Webb Space Telescope (JWST) geholfen. Das PDRs4All-Programm ist in a beschrieben Veröffentlichungen der Astronomical Society of the Pacific Artikel von Berné, Habart, Peeters et al. (2022).

Methodik

Um Orions PDR zu untersuchen, verwendete das PDRs4All-Team die Nahinfrarotkamera der zweiten Generation (NIRC2) des Keck-Observatoriums in Kombination mit dem adaptiven Optiksystem des Keck-II-Teleskops. Sie bildeten die Region erfolgreich mit so extremen Details ab, dass die Forscher die verschiedenen Substrukturen des Orion-Balkens – wie Grate, Filamente, Kügelchen und Proplyds (von außen beleuchtete photoverdampfende Scheiben um junge Sterne) – die sich als Sternenlicht bildeten, räumlich auflösen und unterscheiden konnten und formte die Mischung aus Gas und Staub des Nebels.

„Noch nie zuvor konnten wir in kleinem Maßstab beobachten, wie interstellare Materiestrukturen von ihrer Umgebung abhängen, insbesondere wie sich Planetensysteme in Umgebungen bilden könnten, die von massereichen Sternen stark bestrahlt werden“, sagte Habart. „Dies könnte es uns ermöglichen, das Erbe des interstellaren Mediums in Planetensystemen, nämlich unsere Ursprünge, besser zu verstehen.“

Massereiche junge Sterne geben große Mengen an UV-Strahlung ab, die die Physik und Chemie ihrer lokalen Umgebung beeinflussen; Wie dieser Energieschub, den die Sterne in ihre einheimischen Wolken einspeisen, die Sternentstehung beeinflusst und formt, ist noch nicht genau bekannt.

Die neuen Bilder des Orion Bar vom Keck-Observatorium werden dazu beitragen, das Verständnis der Astronomen für diesen Prozess zu vertiefen, da sie im Detail zeigen, wo Gas in seinem PDR von heißem ionisiertem Gas zu warmem atomarem zu kaltem molekularem Gas wechselt. Die Kartierung dieser Umwandlung ist wichtig, da das dichte, kalte molekulare Gas der Brennstoff ist, der für die Sternentstehung benötigt wird.

Was kommt als nächstes

Diese neuen Beobachtungen des Keck-Observatoriums haben Pläne für JWST-Beobachtungen des Orion-Balkens informiert, der zu den Zielen von JWST gehört und voraussichtlich in den kommenden Wochen beobachtet wird.

„Einer der aufregendsten Aspekte dieser Arbeit ist, dass Keck eine grundlegende Rolle in der JWST-Ära spielt“, sagte Alvarez. „JWST wird in der Lage sein, tiefer in den Orion Bar und andere PDRs einzutauchen, und Keck wird maßgeblich an der Validierung der frühen wissenschaftlichen Ergebnisse von JWST beteiligt sein. Zusammen können die beiden Teleskope einzigartige Einblicke in die Eigenschaften des Gases und der chemischen Zusammensetzung von PDRs geben, die wird uns helfen, die Natur dieser faszinierenden sternenübersäten Regionen zu verstehen.“