Международная группа учёных представила новые данные наблюдений, которые проливают свет на тайну формирования массивных звёзд. Исследователи из Университета Юньнань, Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук и Чилийского университета вместе с представителями других отечественных и международных учреждений [опубликовали](https://doi.org/10.3847/1538-4365/adf847) свои выводы в The Astrophysical Journal Supplement Series.
Как рождаются звёзды большой массы
Звёзды зарождаются в плотных сгустках молекулярных облаков Вселенной, где плотность ядра может превышать $10^6$ см$^{-3}$. Эти плотные ядра служат основой для формирования массивных звёзд, масса которых более чем в восемь раз превышает массу Солнца. Однако до сих пор не до конца понятно, как массивные сгустки распадаются на отдельные ядра, формирующие звёзды.
Решение головоломки
Чтобы решить эту задачу, исследователи использовали самый мощный в мире миллиметровый интерферометрический телескоп — Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую матрицу (ALMA), чтобы изучить ключевую характеристику фрагментации облаков — расстояние между плотными ядрами.
Используя ALMA, учёные наблюдали за 139 инфракрасно яркими массивными протозвёздными сгустками на длине волны 1,3 миллиметра. Их исследование с высоким разрешением позволило выявить почти 1600 плотных ядер, показав, что среднее расстояние между соседними ядрами почти в пять раз меньше, чем предсказывает теория тепловой фрагментации Джинса.
Иными словами, распределение плотных ядер внутри сгустков очень компактное, что указывает на доминирование гравитации в процессе фрагментации. Эти новые наблюдения убедительно подтверждают идею о том, что тепловая фрагментация Джинса является доминирующим механизмом в кластерном формировании массивных звёзд.
Возможные объяснения
Исследователи предложили два возможных объяснения компактного распределения плотных ядер:
* многоуровневая фрагментация внутри облачного сгустка, напоминающая «матрёшку»;
* динамическая эволюция натального сгустка, при которой новообразованные ядра со временем становятся всё более многочисленными.
Дальнейшая проверка этих двух возможностей может предоставить ключевые ограничения для существующих теоретических моделей звездообразования.
Поиск массивных ядер, формирующих звёзды
Ещё одним важным моментом исследования стал поиск массивных ядер, формирующих звёзды — массивных беззвёздных ядер. Они должны быть массивными (не менее 16 масс Солнца), чрезвычайно плотными ($>10^6$ см$^{-3}$) и ещё не начавшими процесс звездообразования. Такие ядра служат важнейшими критериями для определения пути формирования массивных звёзд.
Например, преобладающая модель «турбулентной аккреции» утверждает, что массивные звёзды формируются из уже существующих изолированных беззвёздных ядер через гравитационный коллапс и быструю аккрецию окружающего материала.
В то же время широко обсуждаемая модель «конкурентной аккреции» предполагает, что массивные звёзды происходят из скопления маломассивных ядер, которые растут до «больших» за счёт конкурентной аккреции газообразного материала.
Из почти 1600 обнаруженных плотных ядер исследователи выявили только два массивных кандидата (примерно 17–21 масса Солнца, радиусом около 5000 астрономических единиц). Оба имеют плотную компактную структуру и демонстрируют лишь слабое внутреннее излучение молекулярных линий, не проявляя признаков известной активности звездообразования, такой как выбросы.
Выводы
Дефицит массивных ядер, формирующих звёзды, указывает на то, что большинство массивных звёзд, скорее всего, вырастают из скопления маломассивных ядер в результате интенсивной конкуренции и непрерывной аккреции материала. Это обеспечивает убедительные новые наблюдательные доказательства в поддержку модели «конкурентной аккреции».
Данное исследование предоставляет убедительные доказательства того, как появляются массивные звёзды, продвигая наше понимание звёздных питомников во Вселенной.
Предоставлено: [Китайская академия наук](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)