Наш Млечный Путь изобилует гигантскими молекулярными облаками, рождающими звезды. На основании того, что мы видим здесь, астрономы предполагают, что процесс рождения звезд происходит аналогичным образом и в других галактиках. Это имеет смысл, поскольку их звезды должны каким-то образом сформироваться. Теперь, благодаря JWST, астрономы обнаружили молодые звездные объекты в галактике на расстоянии 2,7 миллиона световых лет от нас. Это на миллионы световых лет дальше, чем любые предыдущие наблюдения за вновь образующимися звездами.
Целью наблюдений JWST являются «молодые звездные объекты» (YSO) в галактике Треугольник (M33). Астрономы использовали формирователь изображения среднего инфракрасного диапазона (MIRI) телескопа для изучения одной части одного из спиральных рукавов M33 в поисках YSO. Они нашли 793 таких маленьких звезды, спрятанных внутри массивных облаков газа и пыли. Это важное открытие, свидетельствующее о том, что процессы рождения звезд, которые мы так хорошо знаем в нашей галактике, происходят так, как мы ожидаем, в других.
О молодых звездных объектах
Чтобы поместить это открытие в некоторый контекст, давайте взглянем на молодые звездные объекты более подробно. Вообще говоря, это просто звезды на самых ранних этапах своей эволюции. Звездорождение начинается, когда материалы в гигантском молекулярном облаке начинают «слипаться» под действием гравитации. Самая плотная часть комка становится плотнее, температура повышается, и в конце концов он начинает светиться. Молодые звездные объекты могут быть протозвездами, все еще поглощающими массу из своих гигантских молекулярных облаков. Они еще не совсем звезды, то есть в своих ядрах они еще не зажгли термоядерный синтез. Этого не произойдет, возможно, через полмиллиарда лет (более или менее, в зависимости от массы).
Как только падение газа на молодое звездное ядро заканчивается, объект становится звездным объектом до главной последовательности. Официально это еще не звезда. Это происходит, когда внутри звезды загорается термоядерный синтез. Тогда она становится звездой главной последовательности. Как правило, он очистил большую часть своего родного облака, и это облегчает наблюдение.
Обнаружение вновь формирующихся звезд
Звезды на самых ранних стадиях формирования трудно наблюдать даже в нашей галактике. Во-первых, их родовые облака скрывают эти молодые звезды. Из-за этого их очень трудно обнаружить в видимом свете. Но как только они становятся достаточно теплыми, чтобы светиться, они начинают излучать инфракрасное излучение. При наличии правильных инструментов астрономы могут легко обнаружить этот свет. Инфракрасный свет — основной инструмент, который астрономы используют для поиска областей, где звезды только начинают формироваться.
«Взрослея», молодые звездные объекты часто испускают струи вещества. Эти самолеты выделяются радиоизлучением, которое также довольно легко обнаружить. Эти молодые звезды также выбрасывают материал в виде потоков материала, называемых биполярными потоками. Астрономы обнаруживают это, ища доказательства присутствия горячего молекулярного водорода или теплых молекул угарного газа — опять же, в инфракрасных длинах волн. Обычно эти биполярные потоки исходят от самых молодых объектов возрастом менее 10 000 лет.
Вокруг многих молодых звезд имеются околозвездные диски. Это часть облака, которое сформировало звезду и продолжает подавать в нее материал. Со временем этот диск становится местом формирования планет, поэтому астрономы часто называют их «протопланетными дисками» или «проплидами». Эти диски наблюдаются в видимом и инфракрасном свете различными наземными и космическими обсерваториями.
Все эти проявления рождения звезд существуют в нашей галактике, особенно в спиральных рукавах, и многие из них астрономы каталогизировали. Одним из самых известных примеров является туманность Ориона. Здесь находится множество таких звездных младенцев, дополненных протопланетными дисками, джетами и биполярными истечениями. Один конкретный объект, названный YSO 244-440, является частью скопления туманностей Ориона, группы очень молодых звезд. Этот звездный младенец до сих пор скрыт в околозвездном диске, в котором он родился. Ранее в 2023 году астрономы, использующие Очень Большой Телескоп в Чили, объявили, что наблюдали струю, исходящую от этого объекта.
Кроме того, астрономы использовали космический телескоп Спитцер для наблюдения за этими объектами в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути. Они обнаружили по меньшей мере тысячу кандидатов на YSO в данных Спитцера, что позволило им проследить процесс рождения звезд за пределами нашего Млечного Пути.
Поиск новых звезд в других галактиках
Астрономы хотят понять процесс формирования звезд в других галактиках, поскольку каждая из них имеет уникальную химическую среду и историю эволюции. Звездообразование помогает дополнить историю эволюции галактик. Вот почему так важно искать YSO в других галактиках.
До сих пор поиск молодых звезд за пределами наших ближайших галактических окрестностей был практически невозможен. Для их обнаружения требуются изображения с очень высоким разрешением и возможности инфракрасного обнаружения, чтобы различить этих молодых звезд из их родовых облаков. Как это происходит в Млечном Пути, облака, окружающие молодые звезды, поглощают их видимое световое излучение. Кроме того, если их несколько в одном облаке, отличить одно от другого на больших расстояниях может быть невозможно. Телескопы, такие как «Спитцер», «Гершель», и наземные обсерватории не обладают способностью высокого разрешения обнаруживать все YSO за пределами Большого Магелланова Облака.
Вот тут-то и пригодится JWST. Он имеет высокое разрешение и чувствителен к инфракрасному излучению, что позволяет астрономам изучать области звездообразования на больших расстояниях. Вот почему группа наблюдателей использовала телескоп, чтобы посмотреть на галактику Треугольник. Оно очень похоже на Большое Магелланово Облако по количеству звезд, металличности и размеру. Однако, в отличие от БМО, M33 имеет пухлые спиральные рукава, в которых расположены области рождения звезд в гигантских молекулярных облаках. Итак, это была идеальная цель.
Команда использовала инструмент MIRI, чтобы изучить участок южных спиральных рукавов M33 размером 5,5 килопарсека. Они использовали ранее сделанные наблюдения HST для определения вероятных мест YSO на руке. Затем они сосредоточили внимание JWST на этих сайтах. Результатом стал огромный каталог из почти 800 отдельных кандидатов YSO, который они затем проанализировали.
Анализ YSO в галактике Треугольник
Отсортировав наблюдения и классифицировав то, что они обнаружили, астрономы пришли к некоторым интересным выводам о звездообразовании в M33. Они обнаружили, что в самых массивных гигантских молекулярных облаках находится множество молодых кандидатов на роль звездных объектов. Цифры примерно такие же, как и в аналогичных облаках Млечного Пути. Спиральный рукав, который они изучали, по-видимому, имеет очень эффективный механизм звездообразования, который не обязательно коррелирует с массой находящихся там гигантских молекулярных облаков. Они все еще пытаются понять, почему спиральный рукав является двигателем звездообразования.
Вполне возможно, что даже с помощью JWST мы не видим самых ранних фаз звездообразования в этой части спирального рукава галактики Треугольник. Также вероятно, что спиральные рукава М33 (которые описываются как «хлопьевидные») во многом отличаются от спиральных рукавов Млечного Пути (например). Флоккуляция может быть вызвана множественными эпизодами звездообразования, которые влияют на структуру газовых и пылевых облаков внутри. Спиральные рукава нашей галактики довольно четко выражены и определенно менее рыхлые, чем у M33. Это может указывать на эволюционные изменения, которые происходят по мере того, как галактика продолжает свою деятельность по звездообразованию. Астрономы также предполагают, что область между спиральными рукавами, которую они изучали в M33, не так эффективна, когда дело доходит до образования звезд.
Поскольку это «первый взгляд» на звездообразование в далекой галактике, астрономы будут использовать эти наблюдения для моделирования того, что, по их мнению, происходит в M33. В конце концов, они смогут использовать полученные знания для очень точных оценок того, насколько активно происходит звездообразование в изучаемой ими области. Наконец, они смогут экстраполировать эту скорость звездообразования на другие рукава M33. Это должно дать им столь необходимое понимание эволюционного состояния и истории этой галактики.
Для дополнительной информации
JWST показывает звездообразование в спиральном рукаве в M33
Эффектный реактивный самолет Bright 244-440 Orion proplyd: взгляд MUSE NFM
Околозвездный диск
Исследование Большого Магелланова Облака Спитцер-Сейджем. III. Звездообразование и около 1000 новых кандидатов в молодые звездные объекты
