Астрономы сфотографировали десятки протопланетных дисков вокруг звезд Млечного Пути, видя их на всех стадиях формирования. Теперь один из этих дисков был впервые обнаружен в другой галактике. Открытие было сделано с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) в Чили, которая обнаружила характерный признак вращающегося диска вокруг массивной звезды в Большом Магеллановом Облаке, расположенном на расстоянии 160 000 световых лет от нас.
«Когда я впервые увидела доказательства вращающейся структуры в данных ALMA, я не могла поверить, что мы обнаружили первый внегалактический аккреционный диск. Это был особенный момент», — сказала Анна МакЛеод, доцент Даремского университета в Великобритании и руководитель автор исследования, опубликованного в журнале Nature. «Мы знаем, что диски жизненно важны для формирования звезд и планет в нашей галактике, и здесь мы впервые видим прямые доказательства этого в другой галактике».
Маклеод и ее коллеги-исследователи проводили дополнительное исследование системы под названием HH 1177, которая располагалась глубоко внутри газового облака в Большом Магеллановом Облаке (БМО). В 2019 году исследователи сообщили, что с помощью Очень Большого Телескопа они наблюдали струю, испускаемую молодой, но массивной звездой, масса которой в 12 раз превышает массу нашего Солнца. Это был первый раз, когда такая струя наблюдалась в видимом свете за пределами Млечного Пути, поскольку обычно она скрыта за пыльной средой. Однако относительно беспыльная среда БМО позволила наблюдать HH 1177 в видимом диапазоне волн. Имея длину почти 33 световых года, это один из самых длинных подобных джетов, когда-либо наблюдавшихся.
«Мы обнаружили реактивный самолет, запускаемый с этой молодой массивной звезды, и его присутствие является указателем продолжающейся аккреции диска», — сказал МакЛеод в пресс-релизе ESO. Но чтобы подтвердить, что такой диск действительно существовал, команде нужно было измерить движение плотного газа вокруг звезды.
Движение газа указывало на то, что существует радиальный поток материала, падающий на центральную дискообразную структуру. В своих новых наблюдениях команда обнаружила, что диск демонстрирует признаки кеплеровского вращения – диска из материала, который подчиняется законам движения Кеплера из-за доминирования массивного тела в его центре. Их наблюдения показали, что «вращающийся тороид [was] питает аккреционный диск и, таким образом, способствует росту центральной звезды», — написали Маклеод и его команда в своей статье. «Эта система почти во всех аспектах сравнима с массивными YSO (молодыми звездными объектами) Млечного Пути, аккрецирующими газ из кеплеровского диска.
Поскольку материя притягивается к растущей звезде, она не может упасть прямо на нее; вместо этого он сплющивается во вращающийся диск вокруг звезды. Ближе к центру диск вращается быстрее, и эта разница в скорости является четким свидетельством того, что астрономам присутствует аккреционный диск.
«Частота света меняется в зависимости от того, насколько быстро газ, излучающий свет, движется к нам или от нас», — сказал Джонатан Хеншоу, научный сотрудник Ливерпульского университета Джона Мурса в Великобритании и соавтор исследования. Пресс-релиз ESO. «Это то же самое явление, которое происходит, когда высота сирены скорой помощи меняется, когда она проезжает мимо вас, и частота звука меняется от большей к низкой».
Массивные звезды, такие как HH 1177, живут быстро и тяжело умирают. В Млечном Пути такие звезды сложно наблюдать, потому что они часто затуманены пыльным материалом, из которого они формируются, что также затеняет диск, который может формироваться вокруг них.
«Они формируются в сильно погруженных областях, полных газа и пыли, так что фаза аккреции обычно происходит до того, как звезда успевает обнажиться из-за звездной обратной связи, внутренней или внешней», — написала команда в своей статье. «Основной причиной отсутствия наблюдений внегалактических аккреционных дисков вокруг формирующихся звезд было ограниченное пространственное разрешение как наземных, так и космических обсерваторий».
Но Большое Магелланово Облако принципиально отличается от того, что образующиеся там звезды имеют меньшее содержание пыли, чем в Млечном Пути. Из-за этого HH 1177 больше не скрыта своим ранним пылевым облаком, что дает астрономам беспрепятственный обзор, даже несмотря на то, что она находится так далеко.
Исследователи заявили, что инструменты на ALMA позволяют проводить наблюдения с высокой чувствительностью и высоким угловым разрешением, необходимые для обнаружения и определения вращающегося околозвездного газа в БМО.
«Мы живем в эпоху быстрого технологического прогресса, когда дело касается астрономических объектов», — говорит МакЛеод. «Возможность изучать, как формируются звезды на таких невероятных расстояниях и в другой галактике, очень интересна».
