Hubbles imponerende billede fanger stjernekrybberum fyldt med nyfødte stjerner – Ugens rumbillede

Et roligt ydre skjuler kosmisk kaos

Ved første øjekast virker scenen fredelig. Men kig nærmere, og illusionen brister. I dette nye billede fra Hubble-rumteleskopet summer en relativt nærliggende kosmisk sky af liv – fyldt med nyfødte stjerner, hvirvlende gas og usynlig vold. Det er et ægte stjernekrybberum, der smeder fremtidige sole, planeter og måske endda fjerne verdener, hvor liv en dag kan blomstre.

Lupus 3: Den mørke molekylsky med en lysende hemmelighed

Lupus 3 er en tæt molekylsky beliggende cirka 500 lysår fra os i stjernebilledet Skorpionen. Under klare nætter hænger den lavt på den sydlige himmel, men dens struktur er alt for svag til at ses med det blotte øje.

Lupus 3 kan se ud som en stille stribe af mørke – men indeni komprimerer tyngdekraften koldt gas og sætter gang i dannelsen af nye stjerner.

I billedets nederste venstre hjørne skærer et tykt, sort støvbånd gennem synsfeltet og udslukker lyset fra stjernerne bagved. Det er her, skyens kerne befinder sig: en region, hvor temperaturen falder til ekstreme lavpunkter, og hvor brint, helium og støv klumper sig sammen. Disse klumper er udgangspunktet for fremtidige stjerner.

Fra den mørke masse breder blege, blålige filamenter sig ud – som røg, der krøller i luften. Det er refleksionståger: lys fra nærliggende unge stjerner spredes af støvkorn og omdanner det, der ellers ville være sort tomrum, til et spøgelsesagtigt skær kendt som GN 16.05.2 eller Bernes 149.

Nyfødte sole: T Tauri-stjernerne

Spredt ud over hele regionen finder man de egentlige hovedpersoner: T Tauri-stjernerne. Hubble registrerer dem som lyspunkter – sommetider svagt gulhvide – med særlig koncentration i billedets venstre midte, nederste højre hjørne og øverste centrum.

T Tauri-stjerner er stjernernes "teenagere": de er under 10 millioner år gamle og er endnu ikke stabiliseret.

Astronomer følger denne type stjerner med særlig opmærksomhed af flere grunde:

• De er meget unge: de er netop opstået fra kollapset af gasskyer.
• De er ustabile: deres lysstyrke kan variere markant over dage, uger og år.
• De er turbulente: kraftige vinde og udbrud driver materiale ud, mens gas og støv fortsat falder ned over stjernen.
• De fortæller vores egen historie: det er sandsynligt, at Solen selv gennemgik en T Tauri-fase for mere end 4,5 milliarder år siden.

I modsætning til modne stjerner, der typisk lyser stabilt, er T Tauri-stjerner stadig ved at trække sig sammen under deres egen vægt. Indeni begynder kernefusionen – den proces, der vil opretholde dem i milliarder af år – at tage fat og nærme sig et stabilt forløb. Indtil da hikker lysudstrålingen: den svinger og bluder op i udbrud.

En del af disse udbrud opstår på grund af ekstremt aktive magnetfelter. Som en overdrevet udgave af vores egen Sol kan en T Tauri-stjerne frigive gigantiske eruptioner og udvikle store "stjerneflekker". Efterhånden som stjernen roterer, bevæger disse mørkere områder sig ind og ud af synsfeltet og forårsager langvarige variationer i lysstyrken.

Hubbles blik ind i Lupus 3's stjernekrybberum

Fra jordoverfladen forbliver meget af denne historie skjult. Støv absorberer og spreder synligt lys og efterlader regioner som Lupus 3 som mørke silhuetter – selv for store jordbaserede teleskoper. Hubble med sin præcise optik og den afgørende fordel af at observere over atmosfæren kan trænge dybere ind.

Ved at observere Lupus 3 i flere bølgelængder trænger Hubble igennem støvet og afslører stjerner i dannelsesfasen.

Hubbles spejl på 2,4 meters diameter driver instrumenter som Wide Field Camera 3 (WFC3), der er følsom over for synligt lys og nær-infrarødt lys. Infrarødt lys trænger bedre igennem støv og gør det muligt at opdage stjerner, der stadig er delvist indpakket i deres fødselshylster.

Med disse evner har Hubble opbygget en imponerende samling af stjerneformationsregioner, herunder:

Ved at sammenligne Lupus 3 med disse regioner kan forskerne se, hvordan stjerneformation varierer fra miljø til miljø. Nogle skyer producerer meget massive, kortlivede stjerner, der udbrænder på få millioner år. Andre – som dele af Lupus 3 – danner primært mindre og langtidsholdbare stjerner, der minder mere om vores Sol.

Et yderligere element hjælper med at fortolke disse billeder: afstanden og strukturen af disse skyer præciseres løbende med moderne målinger, herunder parallakser og tredimensionel kortlægning af det interstellare medium. Det gør det muligt at forbinde "mørket" på fotografiet med den faktiske mængde støv og gas langs synsvinklen.

En bro til vores eget Solsystems oprindelse

Disse billeder tjener ikke blot til kontemplation. De er registreringer af, hvordan vores kosmiske nabolag sandsynligvis så ud, før Jorden overhovedet eksisterede.

Det er plausibelt, at Solen blev til i et tætpakket stjernekrybberum svarende til Lupus 3 – omgivet af "søskende" og indhyllet i gas og støv.

I dette primordiale miljø ville nyformede stjerner have bestrålet og pisket hinanden med stjernestorme. Chokbølger fra nærliggende massive stjerner – eller endda fra supernovaer – kan have omrørt gassen, igangsat nye kollapsfaser og påvirket den skive, der siden skulle blive til vores Solsystem.

I dag fodrer astronomer computersimuleringer med detaljerede observationer af Lupus 3 og lignende regioner. Disse modeller følger gassen fra den kolde sky over kollaps og stjernefødsel til den gradvise oprydning af støv. Når de virtuelle systemer, simuleringerne frembringer, nærmer sig det, der observeres hos exoplaneter og rigtige unge stjerner, styrkes vores forståelse af, hvor almindeligt – eller enestående – Solsystemet egentlig er.

Der åbner sig også en supplerende front: ved at kombinere Hubble-observationer med data fra andre observatorier er det muligt at følge, hvordan protoplanetære skiver udvikler sig, hvor længe de tilbageholder gas, og hvilke betingelser der fremmer dannelsen af stenplaneter eller gaskæmper.

Hvad er en molekylsky egentlig?

Lupus 3 tilhører familien af molekylskyer: enorme reservoirer af koldt gas og støv, hvor atomer har forenet sig til molekyler – primært molekylært brint (H₂). Det er af dette materiale, at næsten al ny stjernedannelse i en galakse opstår.

Nogle grundlæggende karakteristika definerer en molekylsky:

• Lav temperatur: ofte blot nogle få titals grader over det absolutte nulpunkt.
• Høj tæthed efter kosmiske standarder: stadig ekstremt tyndt sammenlignet med Jordens atmosfære, men langt tættere end typisk interstellar gas.
• Tilstedeværelse af støv: bittesmå korn af kulstof og silikater, der beskytter gassen mod intens stråling og letter afkølingen.

Når et område i skyen bliver en smule tættere – for eksempel skubbet af en chokbølge – begynder tyngdekraften at dominere. Gassen falder indad, opvarmes, og hvis klumpen har tilstrækkelig masse, opstår en stjerne – ofte ledsaget af en skive rundt om sig. Det er i disse skiver, at planeter kan opstå.

Sådan kan amatørobservatører følge regioner som Lupus 3

Selvom Lupus 3 er svær at se direkte, kan den fungere som reference for at lære at navigere på himlen. Skyen befinder sig i Skorpionen – et stjernebillede, der er præget af den lyse røde stjerne Antares. Fra mørke observationssteder er Skorpionen om sommeren på den nordlige halvkugle og om vinteren på den sydlige et af de nemmest genkendelige mønstre og tegner en kurve som en fiskekrog hen over Mælkevejens bånd.

For dem, der udøver dybhimmelastrofotografi med amatørteleskoper og følsomme kameraer, er de mørke tåger i Skorpionen og nærliggende stjernebilleder krævende, men givende mål. Lange eksponeringer kan afsløre støvfyldte korridorer af samme type som dem, Hubble registrerer i detalje – om end i en helt anden skala og skarphed.

Derfor er de blinkende unge stjerner vigtige

Den uregelmæssige lysstyrke hos T Tauri-stjernerne i Lupus 3 er mere end blot en kuriositet. Disse variationer rummer spor om de skiver og magnetfelter, der omgiver dem. Ved at følge lykurverne – grafer over lysstyrken over tid – kan astronomer estimere rotationsperioder, dækningen af stjerneflekker og tilstedeværelsen af kredsende materiale.

I visse tilfælde kan pludselige fald i lysstyrken afsløre støvklumper eller endnu voksende legemer – potentielt af planetstørrelse i en tidlig fase – der passerer foran stjernen. Denne adfærd udvider grænsen mellem studiet af stjerneformation og studiet af planetdannelse og gør regioner som Lupus 3 til "levende" laboratorier for begge fænomener.

For den, der betragter dette Hubble-billede, kan det blå skær og de mørke kløfter virke fjerne og næsten abstrakte. Alligevel gemmer sig inden i dette diffuse glød en velkendt fortælling: en slags kosmisk vugge, der minder om den, der formede vores Sol – og med den hvert eneste atom af sten, vand og liv på Jorden.