ALMA показывает, как протозвезды влияют на формирование звезд

С помощью радиотелескопа ALMA исследователи обнаружили, что быстрые потоки газа, исходящие от протозвезды, могут усиливать близлежащее звездообразование. Анализируемая область — молекулярное облако OMC-2 в созвездии Ориона, где был обнаружен гигантский молекулярный поток, исходящий от формирующихся звезд. Если это открытие подтвердится дальнейшими наблюдениями, то оно может подтвердить наиболее широко принятые на сегодняшний день теории о звездообразовании в очень плотных регионах.

Протозвезды, или новообразованные звезды, формируются в результате коллапса плотных газовых и пылевых ядер. Для изучения их распределения и выявления сложных процессов звездообразования используется мощный инструмент — радиотелескоп ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Используя ALMA, группа под руководством студентки Университета Кюсю Асако Сато недавно наблюдала области FIR 3 и FIR 4 молекулярного облака Ориона (OMC-2). Это одна из ближайших к нам областей звездообразования, расположенная на расстоянии 1400 световых лет от Земли, в созвездии Ориона.

Из полученных данных исследователи выявили быстрые истечения газа из маленькой звезды, столкнувшейся с плотным газом, в котором зарождалось скопление маленьких звезд. Результат предполагает, что это столкновение ответственно за сотрясение колыбели зарождающихся звезд и оказывает значительное влияние на продолжающийся процесс звездообразования. Поскольку выбросы типичны для протозвезд и представляют собой струи материала, выбрасываемого во время их формирования, это исследование дает важные новые подсказки о том, как поиск звездных оттоков может быть мощным инструментом для изучения мест рождения звезд.

Переполненная среда, где рождаются звезды

Сато и ее команда изучали пространственное распределение космической пыли, монооксида углерода (CO) и газообразного монооксида кремния (SiO):

• Пыль является одним из основных компонентов для формирования плотного материала, поэтому она является хорошим индикатором плотных ядер, в которых происходит образование протозвезд.
• CO является второй по распространенности молекулой во Вселенной после молекулы водорода. Она излучает сильные сигналы в миллиметровом диапазоне длин волн и является хорошим индикатором оттоков от молодых звезд, называемых молекулярными оттоками.
• Эмиссия SiO используется для отслеживания мощных областей, характеризующихся ударными волнами между двумя потоками из разных материалов. Столкновение, такое как столкновение между молекулярными потоками и окружающим материалом, вырывает атомы кремния (Si) из пылинок, которые затем реагируют с кислородом (O) с образованием SiO.

Благодаря высокой чувствительности ALMA, это исследование обнаружило в два раза больше молекулярного оттока, чем предыдущие исследования в областях FIR 3 и FIR 4. В частности, может возникнуть гигантский отток, вызванный протозвездой в области FIR 3 в сильном столкновении с областью FIR 4, где формируется несколько протозвезд.

Оттоки и ударные волны в огромном звездном питомнике

Наблюдения ALMA зафиксировали слои ударных волн между молекулярным потоком и плотными материалами, связанными с областью FIR 4. Группа также получила доказательства того, что пыль внутри нитевидных молекулярных облаков может нагреваться при столкновении с молекулярным потоком. Наконец, в сжатых облаках исследователи обнаружили источники пыли, которые могут стать колыбелью будущих мест звездообразования.

На составном изображении выше мы видим область звездообразования OMC-2, в которой монооксид углерода выделен красным цветом, выбросы космической пыли оранжевым, а монооксид кремния синим. Каждый цвет тем белее, чем сильнее интенсивность радиоволн, регистрируемых ALMA.

FIR 3 находится слева вверху, FIR 4 — справа внизу. Гигантский молекулярный поток, вызванный протозвездой в области FIR 3 (красный цвет), сталкивается с нитевидным молекулярным облаком (оранжевый цвет). Впоследствии вытекающий газ, взаимодействующий с этим молекулярным облаком, сжимается (область обведена пунктирной белой линией, а сжатый вытекающий газ показан красно-розовым цветом).

Вытекающий газ также сталкивается с плотным газом ниже по течению (показан оранжевым цветом), где рождается скопление небольших звезд (зеленые круги в FIR-области 4). Слои, образованные ударными волнами, наблюдаются с помощью газа монооксида кремния (синий). Белая полоса в правом нижнем углу показывает масштаб в 4000 астрономических единиц (АЕ).

Секреты формирования звезд

К сожалению, из этого исследования трудно сделать вывод о том, была ли звездообразовательная деятельность в FIR 4 вызвана столкновением с гигантским потоком, или же она началась еще до этого события. Сато заявила в связи с этим:

Хотя два различных сценария звездообразования не были разобраны, наблюдения ясно указывают на сильные удары, вызванные столкновением оттока с областью FIR 4. Это означает, что столкновение должно было повлиять на активность звездообразования там.

Это очень важно, так как может подтвердить некоторые теории об областях звездообразования и их активности, усиливаемой молекулярными потоками молодых звезд. Сато и ее команда планируют провести дальнейшие наблюдения с помощью ALMA в будущем, чтобы ответить на эти вопросы.

Исследование, принятое к публикации в журнале The Astrophysical Journal, доступно здесь в виде препринт-версии.