Et internasjonalt astronomteam har avbildet den sentrale delen av Melkeveien med en detaljrikdom forskerne ikke har hatt tilgang til tidligere.
Bildet dekker et område på rundt 650 lysår i diameter og viser et tett og komplisert nettverk av tråder og klumper av kald gass. Regionen kalles den sentrale molekylsonen, ofte forkortet CMZ, og består av svært tette skyer av kosmisk gass som fungerer som råmateriale for stjernedannelse.
Datasettet er den største mosaikken som til nå er laget med radioteleskopanlegget ALMA, Atacama Large Millimeter-submillimeter Array. Materialet gjør det mulig å studere både den kjemiske sammensetningen og hvordan stjerner utvikler seg i et av de mest ekstreme miljøene i galaksen vår.
Arbeidet er utført av forskere i samarbeidetsom kalles ALMA CMZ Exploration Survey, eller ACES. Gruppen består av mer enn 160 forskere fra over 70 institusjoner i Europa, Nord- og Sør-Amerika, Asia og Australia. Resultatene er beskrevet i en serie fagartikler publisert i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
ACES er den mest omfattende kartleggingen av sitt slag rettet mot galaksens sentrum med ALMA. Observasjonene resulterte i en mosaikk som dekker et område på nattehimmelen tilsvarende tre fullmåner plassert ved siden av hverandre.
Prosjektet ble igangsatt og ledet av Steven Longmore, med medansvarlige forskere fra de deltakende institusjonene. En av dem er astronom Ashley Barnes ved European Southern Observatory, som også har en sentral rolle i driften og oppfølgingen av ALMA.
– Det er et sted med ytterpunkter, usynlig for øynene våre, men nå avdekket i ekstraordinær detalj. Observasjonene gir et unikt innblikk i den kalde gassen, råstoffet som stjerner blir til av, i den såkalte sentrale molekylsonen i galaksen vår, sier Barnes i en uttalelse fra European Southern Observatory.
– Det er første gang den kalde gassen i hele denne regionen er utforsket med så høy detaljgrad. Det er den eneste galaksekjernen som ligger nær nok til at vi kan studere den så inngående. Datasettet viser CMZ som aldri før, fra gassstrukturer på titalls lysår helt ned til små gasskyer rundt enkeltstjerner, legger hun til.
Mosaikken viser kald molekylgass som strømmer langs filamenter og inn i tettere klumper der nye stjerner blir født. Astronomer har god forståelse av hvordan denne prosessen foregår i den ytre skiven av Melkeveien, men forholdene i sentrum er langt mer brutale.
Hvordan stjerner dannes og utvikler seg under slike ekstreme forhold er fortsatt et åpent spørsmål. Med det nye datasettet håper forskerne å kunne teste om etablerte teorier om stjernedannelse fortsatt gjelder når miljøet blir mer kaotisk og energirikt.
– CMZ rommer noen av de mest massive stjernene vi kjenner til i galaksen. Mange av dem lever raskt og dør unge, og avslutter livet i kraftige supernovaeksplosjoner, og til og med hypernovaer, sier Longmore.
– Ved å studere hvordan stjerner blir født i CMZ kan vi også få et klarere bilde av hvordan galakser har vokst og utviklet seg. Vi mener regionen deler flere trekk med galakser i det tidlige universet, der stjerner ble dannet i kaotiske og ekstreme omgivelser, fortsetter han.
Observasjonene ga også uventede inntrykk. Forskerne forventet høy detaljgrad, men ble likevel overrasket over hvor kompleks og rik strukturen i gassen fremstår i den ferdige mosaikken.
Teamet peker på at dette trolig bare er starten. Mer detaljerte oppfølgingsobservasjoner kan komme når ALMA oppgraderes, og når nye teleskoper settes i drift. Blant satsingene som trekkes fram er ALMA Wideband Sensitivity Upgrade og European Southern Observatory sitt Extremely Large Telescope, som kan gjøre det mulig å se enda finere strukturer, spore mer kompleks kjemi og undersøke samspillet mellom stjerner, gass og sorte hull med større presisjon.
