В Млечном Пути нашли место, где рождаются звезды, которых не должно существовать. Что это?
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и другие галактические исследования подтвердили наличие «фонтана молодости», рождающего новые звезды вблизи черной дыры в центре Млечного Пути. Раньше ученые были уверены, что они просто не могут там существовать. Разбираемся, что все это значит.
Как зарождаются звезды
Процесс звездообразования включает несколько стадий:
1. Гигантские молекулярные облака
Звезды зарождаются в огромных, холодных и плотных облаках молекулярного водорода и пыли. Их называют гигантскими молекулярными облаками или даже звездной колыбелью. Они простираются на десятки и сотни световых лет в одну сторону и содержат сырье, необходимое для звездообразования. Внутри происходят непрерывные процессы сжатия и расширения.
2. Гравитационные неустойчивости
В облаках под воздействием различных факторов (например, из-за ударных волн от близких сверхновых или столкновений между облаками) возникают гравитационные неустойчивости. Они приводят к тому, что некоторые области облака разрушаются под действием собственного тяготения. Борьба всевозможных процессов заканчивается победой сил сжатия.
3. Формирование протозвезд
Когда область облака сжимается, в ней образуется плотное ядро — протозвездное. Гравитационный коллапс этого ядра приводит к рождению протозвезды, которая представляет собой новорожденную звезду, окруженную коконом из газа и пыли. Если масса сжимающегося газа невелика, образуется одна звезда, а если его много, рождается группа тел — целое звездное скопление.
4. Аккреционный диск
Протозвезда окружена аккреционным диском — плоской структурой, состоящей из газа и пыли, которая спирально нависает над протозвездой. Материал из диска постепенно падает на протозвезду, увеличивая ее массу и помогая расти.
5. Ядерный синтез
Когда протозвезда достигает критической массы и температуры (около 10 млн градусов Цельсия), в ее эпицентре начинается ядерный синтез водорода. Это знаменует переход от протозвезды к новой фазе, при которой она начинает вырабатывать собственную энергию за счет ядерных реакций.
6. Звезда главной последовательности
В новой фазе в ядре звезды происходит стабильное превращение водорода в гелий. В этом состоянии она находится большую часть жизни, излучая энергию в космос (прямо как наше Солнце).
7. Эволюция звезды
В течение миллионов и миллиардов лет судьба звезды зависит от ее начальной массы. Звезды с большей массой образовывают красные гиганты, сверхновые, нейтронные звезды и даже черные дыры. Звезды меньшей массы (наше Солнце) эволюционируют в красные гиганты, а затем сбрасывают внешние слои, превращаясь в белые карлики.
Что обнаружили ученые
Астрономы всегда знали: вблизи сверхмассивной черной дыры Млечного Пути мощное излучение и гравитационные силы создают крайне неблагоприятные условия для образования новых звезд. Иначе говоря, звезды там рождаться не могут — затянет.
Однако вот уже несколько десятилетий исследователи наблюдают молодые звезды вблизи галактического центра, что противоречит всем их прогнозам. Особое скопление молодых звезд, известное как IRS13, было открыто более 20 лет назад. Объединив данные многих телескопов, астрономы подтвердили, что возраст звезд в IRS13 составляет всего около 100 тыс. лет. По сравнению с земным Солнцем (4,6 млрд лет) и самим Млечным Путем (13,6 млрд лет) они только-только родились.
Анализ IRS13 с помощью данных JWST — это первая попытка разгадать десятилетнюю загадку о неожиданно молодых звездах. Ученым впервые удалось идентифицировать популяции разного возраста — горячие звезды главной последовательности и молодые формирующиеся звезды — в скоплении, расположенном так близко к центру Млечного Пути.
Почему это важно
Эксперты считают, что это звездное скопление может стать ключом к пониманию того, как такие молодые звезды оказались там, где их быть не должно.
Результаты наблюдений позволяют предположить, что некоторые звезды в IRS13 (горячие звезды главной последовательности), возможно, зародились далеко в галактической окрестности, а затем мигрировали ближе к плотному скоплению вокруг черной дыры, пока окончательно не оказались в ловушке ее гравитационного притяжения. Ученые считают, что, когда IRS13 было втянуто внутрь, оно сформировало скопление материала, где его вершина пробила пыльную межзвездную среду, подобно носу корабля, рассекающего воду. Это стимулировало образование большего количества звезд (молодых).
Телескоп Джеймса Уэбба также обнаружил признаки водяного льда в галактическом центре вблизи IRS13 — еще один отпечаток пыльных, недавно образовавшихся звезд. Остается надеяться, что в скором времени JWST откроет больше информации об IRS13, что предоставит астрономам новые доказательства тайны молодых звезд в центре Млечного Пути.
