С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы обнаружили неожиданное высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение вокруг пяти звезд-младенцев (протозвезд) в области звездообразования Змееносца. Это открытие способно перевернуть наши представления о ранних этапах формирования звезд.
Протозвезды — это начальная стадия жизни звезды, образующейся в результате гравитационного коллапса плотных сгустков газа и пыли в молекулярных облаках. Они все еще окружены оболочками из своего «строительного материала», за счет которого продолжают набирать массу. Этот процесс длится до тех пор, пока в ядре будущей звезды не запустится термоядерный синтез водорода, знаменующий рождение полноценной звезды «главной последовательности».
«Мы хотели поближе рассмотреть протозвезды — молодые светила, которые все еще формируются в глубинах своих родительских молекулярных облаков, — пояснил член исследовательской группы Ясон Скретас из Института радиоастрономии Общества Макса Планка. — В процессе аккреции, или поглощения массы, протозвезды выбрасывают часть материала обратно в виде мощных струй-джетов».
Именно изучая эти выбросы, международная команда ученых совершила неожиданное открытие: для понимания природы джетов необходимо учитывать ультрафиолетовое излучение, которое, как ранее считалось, на такой ранней стадии возникать не должно.
Первая загадка: неожиданный ультрафиолет
«Это первая неожиданность. Молодые звезды не способны быть источником такого излучения; они не могут его «производить». Так что мы не должны были его обнаружить. И все же мы показали, что УФ-излучение присутствует вблизи протозвезд, — говорит участница исследования Агата Карска из Центра современных междисциплинарных технологий Университета Николая Коперника в Торуни (Польша). — Откуда оно взялось? В чем его источник: внутренний или внешний? Мы решили это выяснить».
Расследование с помощью «Джеймса Уэбба»
Чтобы найти ответ, команда направила инструмент MIRI (Mid-Infrared Instrument) на телескопе «Джеймс Уэбб» в сторону молекулярного облака Змееносца, удаленного от нас на 450 световых лет. Этот регион, богатый молодыми и горячими звездами спектрального класса B, которые сами являются мощными источниками УФ-излучения, стал идеальной лабораторией.
Ученые сосредоточились на наблюдении за излучением молекулярного водорода — самого распространенного вещества во Вселенной. Хотя напрямую увидеть его в холодных молекулярных облаках сложно, картина меняется, когда джеты протозвезд сталкиваются с окружающим газом. Возникающие ударные волны нагревают вещество, заставляя молекулы водорода испускать характерное свечение, которое «Джеймс Уэбб» способен уловить.
Наблюдения однозначно подтвердили присутствие ультрафиолета вокруг протозвезд. Но что является его источником?
Внутренний источник: «истерики» звезд-младенцев
Были рассмотрены две основные гипотезы: внешнее облучение от массивных звезд-соседей или внутренние процессы в самих протозвездах. Команда тщательно проанализировала расстояния до соседних ярких звезд и способность пыли вокруг протозвезд поглощать и переизлучать их УФ-свет.
«Используя эти методы, мы показали, что внешнее УФ-излучение значительно различается для наших протозвезд, а значит, мы должны были видеть различия и в их молекулярном излучении, — объясняет Ясон Скретас. — Однако, как выяснилось, этих различий нет».
Это позволило с уверенностью отбросить версию с внешним источником. «Мы можем с уверенностью сказать, что УФ-излучение присутствует в непосредственной близости от протозвезды и несомненно влияет на наблюдаемые молекулярные линии, — заключает Агата Карска. — Следовательно, его происхождение является внутренним».
Наиболее вероятной причиной возникновения ультрафиолета признаны процессы, бушующие в непосредственной близости от самих протозвезд. Это могут быть ударные волны, возникающие при падении вещества из аккреционного диска на поверхность молодой звезды, или же мощные столкновения вдоль джетов, которые, подобно вспышкам гнева, вырываются из этих неспокойных stellar infants («звездных младенцев»).
Это открытие имеет фундаментальное значение. Присутствие внутреннего УФ-излучения может напрямую влиять на химический состав окружающего протозвезду диска — будущей колыбели планет. Оно способно ионизировать газ, менять температуру и давление, ускоряя или, наоборот, тормозя процессы образования планетарных систем. Таким образом, понимание природы этого излучения — ключ к разгадке не только рождения звезд, но и формирования планет, подобных Земле.
Чтобы докопаться до сути этой ультрафиолетовой загадки, команда продолжит изучать с помощью «Джеймса Уэбба» не только газ, но также пыль и лед в облаке Змееносца. Следующим шагом станет поиск конкретных спектральных линий, которые позволят точно определить механизм, порождающий это таинственное свечение, и переписать первые главы учебников по звездной эволюции.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий