Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» запечатлел поток бурлящих газов, извергающихся из гигантской звезды, похожей на вулкан.
Звёздный выброс простирается на 8 световых лет — это примерно вдвое больше расстояния между нашим Солнцем и ближайшими звёздами системы Альфа Центавра.
Размер и мощность этого звёздного джета, расположенного в туманности Шарплесс 2-284 (сокращённо Sh2-284), делают его редким явлением, утверждают исследователи.
Поток газа мчится сквозь космос со скоростью в сотни тысяч миль в час. Он напоминает двойной световой меч из фильмов «Звёздные войны». Центральный протозвёздный объект, масса которого в десять раз превышает массу нашего Солнца, находится на расстоянии 15 тысяч световых лет во внешних областях нашей галактики.
Открытие было случайным. «Мы не знали, что там есть массивная звезда с таким супер-джетом, до того как начали наблюдения. Подобные впечатляющие выбросы молекулярного водорода из массивных звёзд редки в других регионах нашей галактики», — сказал Ю Ченг из Национальной астрономической обсерватории Японии, ведущий автор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal.
Уникальные звёздные фейерверки — это высококоллимированные струи плазмы, вылетающие из недавно формирующихся звёзд. Такие выбросы — это «объявление о рождении» звезды во Вселенной.
Некоторые из падающих газов, скапливающихся вокруг центральной звезды, выбрасываются вдоль оси вращения звезды, вероятно, под влиянием магнитных полей.
Сегодня, хотя и были замечены сотни протозвёздных джетов, большинство из них исходят от маломассивных звёзд. Эти струи-шпиндели помогают понять природу вновь образующихся звёзд.
«Я был действительно удивлён порядком, симметрией и размером джета, когда мы впервые посмотрели на него», — сказал соавтор Джонатан Тан из Университета Вирджинии в Шарльстауне и Технологического университета Чалмерса в Гётеборге, Швеция.
Обнаружение этого джета доказывает, что протозвёздные джеты должны масштабироваться в зависимости от массы звезды, которая их питает. Чем массивнее звёздный двигатель, разгоняющий плазму, тем больше размер джета.
Детальная волокнистая структура джета, запечатлённая чёткой разрешающей способностью «Уэбба» в инфракрасном свете, свидетельствует о том, что джет врезается в межзвёздную пыль и газ. Это создаёт отдельные узлы, ударные волны и линейные цепочки.
Кончики джета, лежащие в противоположных направлениях, содержат историю формирования звезды. «Изначально материал был близок к звезде, но за 100 тысяч лет кончики распространились наружу, а то, что находится позади, — это более молодой выброс», — сказал Тан.
На расстоянии, почти вдвое большем, чем от галактического центра до нашего Солнца, хост-протокластер, где находится прожорливый джет, находится на периферии нашей галактики Млечный Путь.
Внутри кластера всё ещё формируется несколько сотен звёзд. Находясь в галактических глубинах, звёзды испытывают недостаток в более тяжёлых элементах, помимо водорода и гелия. Это измеряется как металличность, которая постепенно увеличивается с течением времени, поскольку каждое проходящее звёздное поколение выбрасывает конечные продукты ядерного синтеза через ветры и сверхновые. Низкая металличность Sh2-284 отражает её относительно нетронутую природу, что делает её местным аналогом среды в ранней Вселенной, где также не хватало более тяжёлых элементов.
«Массивные звёзды, подобные той, что найдена внутри этого кластера, оказывают очень важное влияние на эволюцию галактик. Наше открытие проливает свет на механизм формирования массивных звёзд в условиях низкой металличности, поэтому мы можем использовать эту массивную звезду в качестве лаборатории для изучения того, что происходило в ранней космической истории», — сказал Ченг.
Звёздные джеты, которые питаются за счёт гравитационной энергии, высвобождаемой по мере роста массы звезды, кодируют историю формирования протозвезды.
«Новые изображения Уэбба говорят нам, что формирование массивных звёзд в таких условиях может происходить через относительно стабильный диск вокруг звезды, который ожидается в теоретических моделях звездообразования, известных как аккреция ядра», — сказал Тан.
«Как только мы обнаружили массивную звезду, запускающую эти джеты, мы поняли, что можем использовать наблюдения Уэбба для проверки теорий формирования массивных звёзд. Мы разработали новые теоретические модели аккреции ядра, которые были адаптированы к данным, чтобы в основном сказать нам, какой тип звезды находится в центре. Эти модели предполагают, что звезда примерно в 10 раз массивнее Солнца, всё ещё растёт и питает этот выброс».
Более 30 лет астрономы расходятся во мнениях о том, как формируются массивные звёзды. Некоторые считают, что для формирования массивной звезды требуется очень хаотичный процесс, называемый конкурентной аккрецией.
В модели конкурентной аккреции материал падает со многих разных направлений, так что ориентация диска меняется со временем. Выброс запускается перпендикулярно, выше и ниже диска, и поэтому также может казаться виляющим и поворачивающим в разные стороны.
«Однако то, что мы видели здесь, потому что у нас есть вся история — гобелен истории, — это то, что противоположные стороны джетов находятся почти на 180 градусов друг от друга. Это говорит нам о том, что этот центральный диск удерживается устойчиво, и подтверждает предсказание теории аккреции ядра», — сказал Тан.
Там, где есть одна массивная звезда, могут быть и другие на этой внешней границе Млечного Пути. Другие массивные звёзды, возможно, ещё не достигли точки, когда они начнут выбрасывать потоки, похожие на римские свечи. Данные, полученные с помощью Атакамской большой миллиметровой решётки в Чили, также представленные в этом исследовании, обнаружили другое плотное звёздное ядро, которое может находиться на более ранней стадии формирования.
Предоставлено Институтом научных исследований космического телескопа.