Tre hemliga flyktvägar: Därför läcker Tarantelnebulosan röntgenenergi

I vissa områden syns enbart det blå Chandralagret, i andra överlappar det med det röda Webb- eller gröna Hubble-lagret. I den centrala delen blandas alla tre lager till ett spektrum av rött, orange, gult, grönt och blått . Studien har också använt arkivdata från NASA:s numera avvecklade Spitzerteleskop .

Gåtan: Den försvunna röntgenenergin

Tarantelnebulosan är en av de mest produktiva stjärnbildningsregionerna i det lokala universum. Den rymmer tusentals massiva unga stjärnor vars kraftfulla stjärnvindar borde hetta upp den omgivande gasen till temperaturer som avger röntgenstrålning. Tidigare observationer visade dock konsekvent att nebulosan avger mycket mindre röntgenstrålning än vad klassiska modeller för stjärnvindar förutspår .

Rodriguez och hennes team gav sig i kast med att hitta vart den försvunna energin tar vägen. Med hjälp av 2 miljoner sekunders observationstid från Chandra – den djupaste röntgenexponering som någonsin tagits av 30 Doradus – tillsammans med data från Webb, Hubble och Spitzer, analyserade de nebulosans struktur och energibalans .

De tre energiförlustmekanismerna

Studien identifierade tre distinkta processer som transporterar bort energi från den heta, röntgenemitterande gasen :

1. Varm gas som läcker ut

Upp till hälften av den heta röntgengasen läcker helt ut ur nebulosan. Gasen sipprar ut genom fragmenterade skalväggar i nebulosans gas- och stoftstrukturer – bubblornas väggar är alltså inte helt täta, vilket gör att det hetaste materialet kan strömma ut i rymden omkring .

2. Turbulent blandning

Kall gas nära skalväggarna rörs om och blandas fysiskt med en del av den heta gasen i det inre. Denna turbulenta blandning sänker den totala temperaturen och minskar därmed gasens förmåga att avge röntgenstrålning .

3. Värmeledning

Direkt fysisk kontakt mellan het gas i det inre och kallare gas i de täta skalen gör att värme leds från det heta till det kallare området – på samma sätt som en stekpanna av metall leder värme från en spisplatta. Denna process jämnar ut temperaturen utan att nödvändigtvis blanda de två gasfaserna, och suger på så sätt energi från den röntgenemitterande reservoaren .

Därför är detta viktigt för stjärnexplosiva regioner

Kombinationen av dessa tre processer förklarar varför Tarantelnebulosan avger betydligt mindre röntgenstrålning än väntat med tanke på de kraftfulla vindarna från dess tusentals massiva unga stjärnor . Resultaten utmanar klassiska modeller för stjärnvindar, som utgick från att energin från massiva stjärnor stannar kvar i närheten av stjärnhopen. Studien visar i stället att energi försvinner genom flera kanaler – en upptäckt som har betydelse för hur vi förstår att stjärnexplosiva regioner påverkar sina värdgalaxer, bland annat hur de driver galaktiska utflöden och reglerar stjärnbildning.

Tarantelnebulosan, även känd som 30 Doradus, är den största och mest produktiva stjärnbildningsregionen i den lokala galaxgruppen. Dess närhet (160 000 ljusår bort i Stora magellanska molnet) gör den till ett idealiskt laboratorium för att studera de återkopplingsprocesser som formar galaxer i hela universum.