Куда бы JWST ни смотрел в космосе, материя и энергия взаимодействуют в захватывающих проявлениях. Webb раскрывает больше деталей в этих взаимодействиях, чем любой другой телескоп, поскольку он может видеть сквозь плотный газ и пыль, которые скрывают многие объекты.
На новом снимке JWST запечатлена молодая протозвезда возрастом всего 100 000 лет.
Звезда называется L1527, и в этом молодом возрасте она все еще находится в молекулярном облаке, которое ее породило. Это одна из причин, по которой НАСА построило JWST (с помощью ЕКА и ККА). Телескоп может видеть сквозь пыль и газ, чтобы обнаружить самые ранние стадии звездообразования.
Это изображение было получено с помощью MIRI, инструмента среднего инфракрасного диапазона. Молодая протозвезда находится в центре всего этого, и она все еще растет. Она накапливает массу из окружающего ее протопланетного диска. Диск — это крошечная темная горизонтальная линия в центре изображения.
Протозвезда не является звездой главной последовательности, поэтому она не претерпевает термоядерный синтез, как Солнце. В ее ядре может быть небольшое количество термоядерного синтеза дейтерия, но он генерирует энергию другим способом. По мере того, как гравитационная сила звезды притягивает материал ближе, материал сжимается и нагревается. Больше энергии поступает от ударных волн, генерируемых входящим материалом, который сталкивается с существующим газом. Это энергия, которая освещает звезду и ее окрестности внутри гигантского молекулярного облака, которое ее породило.
По мере того, как молодые протозвезды накапливают массу, они генерируют мощные магнитные поля. В сочетании с вращением звезды эти поля отталкивают материю от звезды. Таким образом, по мере того, как протозвезда приобретает массу, она также выбрасывает часть ее обратно в космос в виде эффектных струй в форме песочных часов, которые исходят из полюсов звезды. Эти струи создают видимые ударные волны в материи вокруг звезды, которые являются нитевидными структурами.
В среде звезды присутствуют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Это органические соединения, широко распространенные во Вселенной, которые могли способствовать появлению жизни. На изображении они светятся синим цветом, в том числе в нитевидных структурах.
Красная область в центре — это толстый слой газа и пыли, окружающий молодую звезду, освещенный ее энергией. Белая область между красным и синим — это смесь материалов. Здесь больше ПАУ, а также ионизированных газов, таких как неон и другие углеводороды.
Это не первый раз, когда JWST изучает L1527. В 2022 году он наблюдал за протозвездой с помощью своей ближней инфракрасной камеры (NIRCam).
Это прекрасное проявление взаимодействия материи и энергии является временным. Со временем мощные истечения протозвезды очистят ее окрестности от большей части газа и пыли, хотя у нее все еще останется протопланетный диск. В конце концов, звезда станет звездой главной последовательности, которую будет легко увидеть без ее вуали газа и пыли. К тому времени планетная система звезды начнет обретать форму.
Существуют неотвеченные вопросы о формировании протозвезд, и одна из главных научных целей JWST — это звездообразование. Например, астрофизики не знают точно, как и когда запускается слияние, и протозвезда становится звездой главной последовательности.
Хотя астрономы знают, что вокруг протозвезд существуют мощные магнитные поля, они не знают точно, как они формируются и какую роль играют в коллапсе и вращении звезды.
JWST добился определенного прогресса в этом вопросе. Недавно он подтвердил, что струи молодых звезд выстраиваются в линию из-за вращения звезды и магнитных полей, что поддерживается теорией, но не подтверждено наблюдениями до сих пор.
Также есть неопределенности относительно того, как образуются двойные звезды. Образуются ли они так же, как одиночные звезды? Почему так много звезд являются двойными?
Точная природа событий, которые запускают звездообразование, также неясна. Ударные волны от сверхновых могут запустить звездообразование, но как быть в других случаях? Это просто вопрос плотности?
Ответы на эти вопросы будут постепенными. Благодаря своей способности видеть больше деталей в молодых звездах и облаках закрученного газа и пыли, которые их окутывают, JWST продвигается вперед, делая по одному изображению за раз.
