«Космические котлы» оказались недолговечными

Звездообразование в межзвездных облаках газа и пыли, так называемых молекулярных облаках, происходит очень быстро, но крайне неэффективно. Большая часть газа рассеивается звездным излучением, что делает галактики высокодинамичными системами, так называемыми «космическими котлами», состоящими из компонентов, которые постоянно меняют свой внешний вид. Основываясь на новых наблюдениях спиральной галактики NGC 300, группа ученых во главе с астрофизиком доктором Дидериком Круйссеном из Гейдельбергского университета впервые сумела реконструировать эволюцию во времени молекулярных облаков и процесс звездообразования внутри них. Их анализ показывает, что эти облака являются недолговечными структурами, переживающими быстрый жизненный цикл, вызванный интенсивным излучением новорожденных звезд. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Наблюдаемая интенсивность звездообразования в спиральной галактике NGC 300 может быть объяснена двумя способами. Молекулярные облака могут быть очень долгоживущими и в конечном итоге превращать всю свою массу в звезды. В этом случае положение молодых звезд должно в целом соответствовать положению молекулярных облаков, из которых они образовались. В качестве альтернативы звезды могут образовываться очень быстро в молекулярных облаках и рассеивать газ с помощью интенсивного излучения, оставляя лишь небольшую часть газа, доступную для превращения в звезды. В этом случае молодые звезды и молекулярные облака должны как правило находиться в разных местах.

Чтобы решить, какая из этих моделей жизненного цикла молекулярного облака верна, доктор Круйссен и его команда объединили два различных набора наблюдений галактики NGC 300, которая находится на расстоянии около 6 миллионов световых лет от Млечного пути. Первое наблюдение — это карта света, излучаемого окисью углерода, которая показывает, где находятся молекулярные облака. Вторая карта горячего ионизованного водорода, которая отмечает позиции массивных, недавно образованных звезд. Эти карты были получены с использованием Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Европейской южной обсерватории (ESO) и 2,2-метрового телескопа Общества Макса Планка и ESO. Наблюдения ALMA проводились доктором Андреасом Шрубой, ученым из Института внеземной физики Макса Планка в Гархинге и одним из соавторов исследования. Ученые проанализировали данные, используя новый статистический метод, который определяет, как молекулярный газ и звездообразование в галактиках связаны в разных пространственных масштабах. Впервые этот метод позволяет точно определить положение молекулярных облаков и молодых звезд относительно друг друга.

По мнению ученых, результаты не оставляют сомнений: положения молекулярных облаков и молодых массивных звезд редко совпадают. Этот эффект усиливается в меньших масштабах. Ученые пришли к выводу, что звезды образуются очень быстро, так что газ и молодые звезды представляют собой отдельные последующие фазы в жизненном цикле молекулярных облаков.

«Наши результаты показывают, что звездообразование происходит очень быстро и крайне неэффективно, — говорит доктор Круйссен, руководитель исследовательской группы в Институте астрономических вычислений. «Молекулярные облака в NGC 300 живут около десяти миллионов лет, и на их уничтожение уходит всего около 1,5 миллиона лет, задолго до того, как самые массивные звезды достигли конца своей жизни и взорвались как сверхновые».

Команда исследователей теперь хочет применить свой новый статистический метод к наблюдениям за очень далекими галактиками, чтобы сделать вывод о том, как происходило образование звезд в молекулярных облаках в истории Вселенной. «Теперь мы приступим к исследованию связи между молекулярными облаками и молодыми звездами в галактиках по всему космосу. В ближайшем будущем это позволит нам понять галактики как совокупности компонентов».