Астрономы оценили, как быстро образуются звезды

В Галактике непрерывно происходит рождение новых звезд, однако временной масштаб этого процесса до сих пор неясен. Причины тому кроются в трудно определяемом балансе между силами гравитации, газовым давлением, магнитным полем, турбулентностью и другими факторами, определяющими эффективность звездообразования. Ученым Института астрономии РАН (ИНАСАН) удалось определить продолжительность начальной стадии зарождения новых звезд в молекулярном волокне, которое находится в созвездии Возничего. Оно содержит четыре плотных сгустка, их возраст примерно 100–300 тысяч лет.

«В последние годы сформировалась новая парадигма звездообразования, согласно которой звезды рождаются в плотных сгустках, „нанизанных” на протяженные газопылевые волокна. Нам удалось определить продолжительность начальной стадии звездообразования в молекулярном волокне WB673, которое содержит четыре таких плотных сгустка. Наши исследования показали, что возраст всех сгустков примерно одинаков и составляет 100–300 тысяч лет. Это значение согласуется с предсказаниями гравотурбулентной модели звездообразования. Однако оно противоречит теории медленного звездообразования, регулируемого магнитным полем, в рамках которой возраст сгустков должен быть в несколько раз больше», – сообщил заведующий отделом физики и эволюции звезд ИНАСАН доктор физико-математических наук, профессор РАН Дмитрий Вибе.

Как пояснили специалисты, WB67 представляет собой молекулярное волокно длиной около 25 парсек, расположенное на периферии зоны ионизованного водорода.

Область ионизированного водорода (разновидность эмиссионной туманности, область HII) – это облако горячей плазмы, достигающее нескольких сотен световых лет в поперечнике, являющееся областью активного звездообразования. «Быстрый» сценарий рождения звезд там возможен при взаимодействии расширяющихся оболочек областей HII и сверхновой, остатки которых наблюдаются по обе стороны от волокна.

Области звездообразования в волокне WB673. Инфракрасное изображение в трех фильтрах WISE показано красным (22 мкм), зеленым (12 мкм) и синим (3 мкм) цветом, белый контур показывает интенсивность излучения молекулы моносульфида углерода (CS), которое возникает в плотном газе. Звездообразующие сгустки подписаны белым цветом, красным – область ионизованного водорода S231.

Обычно оценки продолжительности процесса звездообразования получают косвенными методами, основываясь на относительном количестве объектов на той или иной стадии. Это затрудняет получение абсолютных оценок. В ИНАСАН для этого использовали метод химических часов, основанный на сравнении наблюдаемых концентраций молекул в сгустках волокна с результатами астрохимического моделирования.

«Определение момента времени, при котором достигается наилучшее согласие между наблюдаемыми и теоретическими концентрациями, позволяет оценить абсолютный возраст сгустка. Мы впервые совместно использовали карты концентраций молекул оксида углерода, моносульфида углерода, аммиака и диазенилиума в каждом из звездообразующих плотных сгустков волокна, а не в отдельных направлениях, как это обычно делается», – рассказала первый автор работы, сотрудница ИНАСАН Ольга Рябухина.

Карты концентраций ученые получили на основе наблюдений радиолиний молекул на 20 и 100-метровом телескопах. Анализ яркости линий излучения молекул позволил получить плотность и температуру газа в сгустках и построить их физические модели. Сгустки одинакового астрохимического возраста показывали похожие данные, что позволило говорить о возрасте волокна, как целого, и сделать вывод о быстром звездообразовании в нем.

В дальнейшем астрономы планируют проанализировать излучения молекул, содержащих атомы дейтерия (тяжелого водорода). Это укажет, при каких условиях несколько сотен тысяч лет назад образовались сами сгустки.

Работа проводилась в рамках госзадания ИНАСАН «Рождение звезд и эволюция звездных населений в галактиках (шифр – ВОСХОД)». Результаты исследования опубликованы в одном из международных научных изданий.

Источник: Минобрнауки России.