De Omega-nevel (Messier 17), ook wel bekend als de Zwanennevel vanwege zijn uitgesproken uiterlijk, is een van de bekendste nevels in ons sterrenstelsel. Gelegen op ongeveer 5500 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Boogschutter, is deze nevel ook een van de helderste en meest massieve stervormingsgebieden in de Melkweg. Helaas zijn nevels erg moeilijk te bestuderen vanwege de manier waarop hun stof- en gaswolken hun interieur verduisteren.
Om deze reden worden astronomen gedwongen om nevels in de niet-zichtbare golflengte te onderzoeken om een beter beeld te krijgen van hun samenstelling. Met behulp van het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) heeft een team van NASA-wetenschappers onlangs de Zwanennevel waargenomen in de infraroodgolflengte. Wat ze vonden, heeft veel onthuld over hoe deze nevel en stellaire kwekerij zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld.
Voor alle duidelijkheid, het bestuderen van stervormende nevels zoals M17 is geen eenvoudige taak. Om te beginnen bestaat het grotendeels uit heet waterstofgas dat wordt verlicht door de heetste sterren die erin zijn gehuisvest. De helderste sterren kunnen echter moeilijk direct te zien zijn omdat ze zich bevinden in cocons van dicht gas en stof. Het centrale gebied is ook erg helder, tot het punt dat beelden die zijn vastgelegd in golflengtes van zichtbaar licht oververzadigd raken.
Als zodanig moeten deze nevel en de jongste sterren die er diep in leven, worden waargenomen in de infraroodgolflengte. Om dit te doen, vertrouwde het onderzoeksteam op de Faint Object Infrared Camera voor de SOFIA-telescoop (FORCAST), die deel uitmaakt van de gezamenlijke NASA / DLR SOFIA-telescoop. Deze telescoop is ondergebracht aan boord van een aangepast Boeing 747SP-vliegtuig dat hem routinematig naar een hoogte van 11600 tot 13700 m (38.000 tot 45.000 ft) vliegt om waarnemingen te doen.
Deze hoogte plaatst SOFIA in de stratosfeer van de aarde, waar het onderhevig is aan 99% minder atmosferische interferentie dan telescopen op de grond. Wanggi Lim, een wetenschapper van de Universities Space Research Association (USRA) bij het SOFIA Science Center van NASA's Ames Research Center, legde uit:
'De huidige nevel bevat de geheimen die zijn verleden onthullen; we moeten ze gewoon kunnen ontdekken. Met SOFIA kunnen we dit doen, zodat we kunnen begrijpen waarom de nevel er vandaag zo uitziet. '
Dankzij het FORCAST-instrument van SOFIA was het team in staat om de sluier van de Zwanennevel te doorboren en negen voorheen onbekende protosterren te onthullen - gebieden waar de wolk van de nevel instort om nieuwe sterren te creëren. Bovendien berekende het team de leeftijden van de verschillende regio's van de nevel en stelde vast dat ze niet allemaal tegelijk vormden, maar door meerdere generaties stervorming.
De centrale regio, aangezien het de oudste en meest geëvolueerde is, wordt geacht eerst te zijn gevormd, gevolgd door respectievelijk het noordelijke gebied en de zuidelijke regio's. Ze merkten ook op dat hoewel het noordelijke gebied ouder is dan het zuidelijke gebied, de straling en de sterrenwinden van eerdere generaties van sterren het materiaal daar verstoorden, waardoor het materiaal niet kon instorten om de volgende generatie sterren te vormen.
Deze waarnemingen betekenen een doorbraak voor astronomen, die al decennia lang proberen meer te weten te komen over de sterren in de Zwanennevel. Zoals Jim De Buizer, een senior wetenschapper, ook bij het SOFIA Science Center, zei:
'Dit is de meest gedetailleerde weergave van de nevel die we ooit op deze golflengten hebben gehad. Het is voor het eerst dat we enkele van zijn jongste, massieve sterren kunnen zien en echt gaan begrijpen hoe het zich heeft ontwikkeld tot de iconische nevel die we tegenwoordig zien. "
In wezen geven massieve sterren (zoals die in de Zwanennevel) zoveel energie af dat ze de evolutie van hele sterrenstelsels kunnen beïnvloeden. Maar slechts 1% van alle sterren is zo enorm, wat betekent dat astronomen maar heel weinig kansen hebben om ze te bestuderen. En hoewel infraroodonderzoek is gedaan naar deze nevel voordat ruimtetelescopen werden gebruikt, vertoonde geen van hen hetzelfde detailniveau als SOFIA.
De samengestelde afbeelding hierboven laat zien wat SOFIA heeft vastgelegd, samen met gegevens van de Herschel- en Spitzer-ruimtetelescoop die respectievelijk het rode gas aan de randen (rood) en het witte sterrenveld laten zien. Deze omvatten gasgebieden (hierboven blauw weergegeven) die worden verwarmd door massieve sterren nabij het centrum en stofwolken (groen weergegeven) die worden verwarmd door bestaande massieve sterren en nabijgelegen pasgeboren sterren.
De observaties zijn ook belangrijk gezien hoe Spitzer, Al meer dan 16 jaar de belangrijkste infraroodtelescoop van NASA, gaat op 30 januari 2020 met pensioen. Ondertussen zal SOFIA het universum blijven verkennen in de midden- en ver-infraroodgolflengten, die niet toegankelijk zijn voor andere telescopen . De komende jaren zal het worden vergezeld door de James Webb Space Telescope (JWST) en de Wide-Field Infrared Survey Telescope (EERST).
Door meer te leren over de samenstelling en evolutie van nevels, hopen astronomen hun begrip van de vorming van sterren en planeten, de chemische evolutie van sterrenstelsels en de rol die magnetische velden spelen in de kosmische evolutie te verbeteren.
