Normaal gesproken detecteren astronomen bepaalde moleculen in de ruimte aan de hand van hun zogenoemde emissielijnen, die aanwezig zijn in de straling die ze uitzenden. Die lijnen dienen als ‘vingerafdrukken’ van de moleculen en bevatten ook informatie over de lokale omstandigheden. Door de extreme omstandigheden – zoals de temperatuur en het magnetische veld – in het centrum van de Melkweg is het echter moeilijk om de boodschap van de emissielijnen te ontcijferen.
Astronomen van de Universiteit Leiden onder leiding van postdoc Katarzyna Dutkowska hebben een chemisch model gemaakt dat beschrijft hoe emissielijnen worden beïnvloed door de extreme omstandigheden in het centrum van de Melkweg. Ze hebben nu moleculen zoals HCO+, HNCO en SiO gedetecteerd in de zogenaamde Centrale Moleculaire Zone (CMZ) die te zien is op de ALMA-afbeelding. Bovendien hebben ze informatie verkregen over de lokale snelheden en temperatuur.
Aangenomen wordt dat de CMZ een belangrijke rol speelt bij de vorming van grootschalige stellaire structuren, zoals galactische balken en moleculaire wolken waaruit sterren worden gevormd. Centrale gebieden van sterrenstelsels zijn essentieel om ontstaansprocessen van sterren te begrijpen. En de galactische kern van de Melkweg is de enige die dicht genoeg bij de aarde staat om in detail te kunnen bestuderen.
Groeiende sterren
De CMZ valt op omdat deze warmer is, een hogere dichtheid heeft en hogere niveaus van straling en ionisatie dan de rest van de Melkweg. Het gebied is erg turbulent en heeft een sterk lokaal magnetisch veld. “Het lijkt verder de hoogste concentratie supernova's – exploderende sterren – van de Melkweg te hebben en er is een aanzienlijke invloed van bijvoorbeeld de straling van het superzware zwarte gat Sagittarius A*”, zegt Dutkowska.
De nieuwe ALMA-afbeelding toont het centrum van ons melkwegstelsel met dichte wolken van gas en stof die tientallen lichtjaren breed zijn, evenals kleine gaswolken rond individuele sterren. De waarnemingen geven een beeld van het koude, voornamelijk uit waterstof bestaande gas – de grondstof waaruit sterren worden gevormd – in de CMZ. “Dit gebied herbergt enkele van de zwaarste sterren die in ons melkwegstelsel bekend zijn, waarvan er vele een kort leven leiden en jong sterven, waarna ze eindigen in krachtige supernova- of hypernova-explosies”, zegt Steve Longmore, hoogleraar astrofysica aan de Liverpool John Moores University in het Verenigd Koninkrijk, die het onderzoeksprogramma ACES (ALMA CMZ Exploration Survey) leidt.
Met ACES hopen astronomen beter te begrijpen hoe bovenstaande verschijnselen de geboorte van sterren beïnvloeden en of onze theorieën over stervorming ook in extreme omgevingen kloppen. De onderzoekers willen een duidelijker beeld krijgen van de manier waarop sterrenstelsels zijn gegroeid en geëvolueerd. Aangenomen wordt dat het centrale gebied van de Melkweg veel kenmerken gemeen heeft met sterrenstelsels in het vroege heelal, waar sterren ontstonden in chaotische, extreme omgevingen.
“Om te begrijpen wat we in de centrale moleculaire zone zien, is meer nodig dan alleen observaties. Onze modellen helpen om de complexe chemie van dit gebied te vertalen naar een fysisch begrip van de omgeving waarin jonge sterren in het centrum van de Melkweg groeien”, concludeert Dutkowska.
Wetenschappelijk artikel (preprint)
Bericht op de website van ESO