De James Webb-ruimtetelescoop heeft het jonge meervoudige sterrenstelsel FS Tau in beeld gebracht. De nieuwe opname toont protosterren en hun uitstromingen in ongekend detail en levert bewijs voor episodische aangroei.

De James Webb-ruimtetelescoop heeft een spectaculaire nieuwe blik geworpen op het jonge sterrenstelsel FS Tau, gelegen op ongeveer 450 lichtjaar afstand in de sterrenbeelden Stier (Tau) en Voerman (Aur). Waar de Hubble-ruimtetelescoop in 2024 vooral een stoffige nevel liet zien met een kenmerkende donkere stofband, weet Webb met zijn infraroodogen door het stof heen te kijken. Het resultaat is een kleurrijke kosmische voorstelling van protosterren die nog volop in de kinderschoenen staan en hun omgeving actief vormgeven.

Een kosmische kinderkamer in Taurus

FS Tau is een jong meervoudig sterrenstelsel dat deel uitmaakt van de Taurus-Auriga-moleculaire wolk, één van de dichtstbijzijnde kraamkamers voor sterren. Het systeem is slechts 2,8 miljoen jaar oud; een oogwenk in kosmische tijdschalen wetende dat onze zon al 4,6 miljard jaar meegaat. De Webb-opname onthult niet één, maar meerdere protosterren, of ‘babysterren’, die nog aangroeiende zijn en nog niet zijn begonnen met waterstoffusie in hun kern.

Centraal in het beeld staat FS Tau A, een dubbelster die tezamen ongeveer de helft van de massa van onze zon heeft. Iets rechts daarvan bevindt zich FS Tau B, een protoster die nog gehuld is in een dichte, bijna equatoriaal waargenomen protoplanetaire schijf. Deze donkere stofband, die als een streep door de waarneming loopt, markeert de plek waar in de toekomst mogelijk planeten zullen ontstaan:

FS Tau in infrarood licht, vastgelegd door Webb’s NIRCam. De opname toont de oranje en rode uitstromingen van de protoster FS Tau B, die bestaan uit moleculair waterstofgas (rood) en roetachtige polycyclische aromatische koolwaterstoffen (‘PAK’s’) (in oranje). De lichtblauwe richels markeren gebieden waar stof het sterlicht verstrooit. FS Tau A, het protosterrenpaar links van het midden met het kenmerkende achtpuntige diffractiepatroon, heeft ruwweg de helft van de massa van onze zon. FS Tau B, de oranje protoster iets rechts van het midden, is verantwoordelijk voor de krachtige uitstromingen. De protosterren van FS Tau zijn slechts 1 tot 3 miljoen jaar oud. Op de achtergrond is een tapijt van verre sterrenstelsels zichtbaar; hun kleur, variërend van wit tot rood, onthult de dikte van de stofsluier die hun licht heeft doorkruist. Foto: NASA, ESA, CSA, STScI; bewerking: Alyssa Pagan (STScI)
Uitstromingen als vuurwerk

FS Tau B is de drijvende kracht achter de meest in het oog springende kenmerken van de nieuwe opname. De protoster is verantwoordelijk voor de opvallende oranje en rode uitstromingen die als vurige slierten door de nevel trekken. Het oranje licht wordt uitgezonden door roetachtige moleculen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen, terwijl het rood afkomstig is van waterstofgas. De uitstromingen zijn het gevolg van een wisselwerking tussen het magnetische veld van de jonge ster en oververhit materiaal dat zich ophoopt in de accretieschijf.

Naast de brede slierten zien we ook smalle, blauwe jets die met hoge snelheid de ruimte in schieten, wat FS Tau B classificeert als een Herbig-Haro-object. Deze botsingen tussen het uitgestoten materiaal en de omringende gas- en stofwolken creëren schokgolven die zichtbaar zijn als heldere, lichtblauwe richels. De structuur van de uitstromingen is asymmetrisch, wat erop wijst dat de snelheid waarmee massa wordt uitgestoten aan beide zijden van de ster verschilt.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!
De groei in afleveringen

Het meest opmerkelijke wetenschappelijke detail dat Webb aan het licht heeft gebracht, zijn de hiaten of ‘gaten’ in de uitstromingen. Deze onderbrekingen in de anderszins continue stroom van materiaal zijn een sterke aanwijzing dat protosterren niet gestaag maar in afleveringen groeien. Tijdens deze episoden van intense materieaangroei, accretie genaamd, wordt tegelijkertijd superheet materiaal naar buiten geslingerd. In de rustperioden ertussen is de ster relatief stil.

Deze ontdekking sluit aan bij eerdere studies naar FS Tau B. Uit waarnemingen met de 6-meter telescoop van de Speciale Astrofysische Sterrenwacht in Rusland, in 2001 en 2012, bleek al dat de uitstroming complexe kinematische structuren vertoont, zoals boegschokken en een eigenaardige ‘bar’ die geen eigen beweging vertoont. De nieuwe Webb-gegevens bevestigen en verfijnen dit beeld, en laten zien dat de geschiedenis van de ster zijn afdruk heeft achtergelaten in de structuur van zijn uitstoot.

Monochromatische opnamen van de FS Tau B-jet in Hα-emissie, gemaakt in 2001 (links) en 2012 (rechts). De pijlen verbinden dezelfde emissieknopen in beide tijdperken en tonen daarmee de eigenbeweging van de structuren in de uitstroming. Vooral knoop B, de heldere boogvormige structuur, vertoont in de elf jaar tussen de waarnemingen een opmerkelijke verschuiving langs de jet. De beelden zijn afkomstig van Fabry-Pérot-waarnemingen met de 6-meter telescoop van de Speciale Astrofysische Sterrenwacht in Rusland. Afbeelding: Movsessian et al. (2019), A&A, 627, A94
Door de ogen van Hubble en Webb vergeleken

Het contrast met de eerdere Hubble-opname, die op 25 maart 2024 werd uitgebracht, is enorm. Waar Hubble in zichtbaar licht een groot deel van de nevel verborgen zag achter dikke stofwolken, laat Webb in infraroodlicht een onvoorstelbare rijkdom aan details zien. De nieuwe opname toont niet alleen de structuur van de protosterren en hun uitstromingen haarfijn, maar ook een tapijt van verre achtergrondstelsels. Deze variëren in kleur van wit tot rood, afhankelijk van de hoeveelheid stof die hun licht onderweg heeft verzwakt en roodverschoven.

Een vergelijking van de waarnemingen van het FS Tau meervoudig sterstelsel door Hubble (rechts) en Webb (links). Hubble legt in zichtbaar licht de protoster FS Tau B vast, met zijn stoffige protoplanetaire schijf en een helderblauwe astrofysische jet. Dikke stofwolken verduisteren echter het zicht op achtergrondsterren en -stelsels. Webb doorbreekt met zijn infraroodoog deze stofsluier en onthult een rijker detail: protoster FS Tau A met een groot diffractiepatroon, de roodachtig oranje uitstromingen van FS Tau B, en een kleurrijke verzameling verre sterrenstelsels op de achtergrond. De blauwe richels in de Webb-opname markeren gebieden waar de jets van de ster omringend stof hebben samengeperst. Foto: NASA, ESA, CSA, STScI; bewerking: Alyssa Pagan (STScI)

Leestip: Hubble legt jonge sterren in kosmische kraamkamer Taurus vast: chaos en geboorte

Webb’s ontdekkingen over stergeboorten
Geïnteresseerd in hoe de James Webb-ruimtetelescoop ons begrip van stergeboorte heeft veranderd? NASA heeft een uitgebreid overzicht samengesteld van de belangrijkste ontdekkingen, van de identificatie van complexe moleculen in moleculaire wolken tot de waarneming van waterdamp in protoplanetaire schijven.
Bekijk het Engelstalige overzicht op: NASA Science: Webb’s Star Formation Discoveries
Een venster op het verleden van de zon

De waarnemingen van FS Tau zijn niet alleen een feest voor het oog, maar ook van grote wetenschappelijke waarde. Door jonge, lichte sterren zoals die in dit systeem te bestuderen, kunnen astronomen meer te weten komen over de omstandigheden waarin sterren als onze eigen zon zijn gevormd. FS Tau biedt een unieke blik op een kosmisch proces dat zich miljarden jaren geleden ook in ons eigen zonnestelsel heeft afgespeeld. De nieuwe beelden en ontdekkingen van Webb bewijzen wederom de kracht van de telescoop om de sluier van het stof op te lichten en de meest intieme details van het universum zichtbaar te maken, terwijl de pasgeboren sterren in FS Tau hun eigen, vurige lichtshow opvoeren.

Wil je niets van Scientias missen? Volg Scientias op Google Discover dan zie je al onze verhalen!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: !