Неожиданное открытие телескопа Хаббл изменило понимание звездообразования

Новые наблюдения с космического телескопа Хаббла показывают, что мощные астрофизические струи и звездные ветры, исходящие от молодых звезд, не имеют ожидаемого эффекта прекращения процесса роста звезд. Это представляет собой серьезную загадку для наших моделей звездообразования.

Рождение звезды — довольно длительный процесс в человеческих масштабах. Это не значит, что мы можем сидеть и смотреть, как формируется младенец-звезда. Что мы можем сделать, так это найти связку звезд на разных этапах процесса формирования и сложить их вместе, как пазл.

Наиболее распространенная модель такова: во-первых, вам нужно начать с действительно плотного скопления материала в облаке холодного межзвездного молекулярного газа.

При достаточной плотности сгусток схлопывается под действием собственной силы тяжести, образуя протозвезду, которая начинает вращаться. Это вращение заставляет материал в облаке вокруг него образовывать диск, который попадает в растущую звезду, как вода в сливное отверстие, неумолимо втягиваемую ее усиливающимся гравитационным притяжением.

Но только 30 процентов первоначальной массы облака попадает в звезду. До сих пор у нас было довольно хорошее объяснение того, почему: когда звезда растет, она начинает производить мощный звездный ветер. Кроме того, материал, падающий в звезду, начинает взаимодействовать с магнитными полями звезды, протекая вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам, где он выбрасывается в космос в виде мощных плазменных струй.

Комбинированный толчок этих двух сил наружу, известный как обратная связь звезды, вырезает все большую и большую полость в молекулярном облаке вокруг звезды, в конечном итоге лишая его материала для дальнейшего роста и определяя конечную массу звезды.

По крайней мере, астрономы так думали.

При исследовании 304 протозвезд в области звездообразования Комплекса Орион, выделенной желтым на снимке выше, астрономы не нашли доказательств того, что полости оттока неуклонно растут по мере быстрого роста звезды.

«В модели звездного образования, если вы начнете с небольшой полости, поскольку протозвезда быстро становится более развитой, ее истечение создает еще большую полость, пока окружающий газ в конечном итоге не унесется, оставив изолированную звезду», — сказал астроном Нолан. Хабель из Университета Толедо.

«Наши наблюдения показывают, что прогрессивного роста, который мы можем обнаружить, нет, поэтому полости не растут, пока не вытеснят всю массу в облаке. Таким образом, должен происходить какой-то другой процесс, который избавляется от газа, который не выделяется, не попадая в звезду».

Для исследования потребовались данные с нескольких космических телескопов. Космическая обсерватория Гершеля и космический телескоп Спитцер провели исследования комплекса Орион, чтобы составить каталог из сотен протозвезд. Основываясь на свете этих звезд, Хабель и его команда отсортировали протозвезды по возрасту.

Затем они провели наблюдения за окружающей областью в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью телескопа Хаббл; некоторые из них изображены ниже. Хотя оптический свет не может проникать сквозь протозвездное облако, инфракрасные волны могут проникать, и инфракрасные наблюдения являются отличным инструментом для исследования областей с плотной облачностью.

В этом случае свет формирующейся звезды отражается от границ полости, что позволяет астрономам нанести на карту ее размер.

Эта кропотливая работа привела к созданию каталога протозвезд и их полостей, отсортированных по возрасту … и у более старых протозвезд, похоже, не было полостей большего размера.

«Мы обнаружили, что в конце протозвездной фазы, когда большая часть газа упала из окружающего облака на звезду, ряд молодых звезд все еще имеет довольно узкие полости», — сказал астроном Том Мегит из Университета Толедо.

Хотя все еще возможно, что ветры и струи играют некоторую роль в звездообразовании, эта роль не так важна, как мы думали, заявили исследователи. Возможно, причиной может быть более медленный отток с более высокой плотностью — аналогичный механизм, но тот, который требует больше времени, чтобы очистить полость, — но без более подробных наблюдений это невозможно доказать.

Несомненно, астрономы также будут стремиться к моделированию звездообразования — чтобы попытаться определить другие механизмы, которые могут остановить рост.

Исследование группы должно появиться в The Astrophysical Journal и доступно на arXiv.

Источники: Фото: NASA/JPL-Caltech/T. Megeath (University of Toledo, Ohio)