Исследователи использовали прибор MIRI на борту космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), чтобы выявить наличие ультрафиолетового излучения у пяти молодых звёзд в регионе Змееносца и понять его роль в формировании звёзд. Открытие УФ-излучения вокруг этих протозвёзд и его значительное влияние на окружающий материал ставит под сомнение модели, описывающие формирование звёзд.
Статья [опубликована](https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202554977) в журнале Astronomy & Astrophysics, в исследовательскую группу входили аспирантка MPIfR Иасон Скретс и доктор Агата Карска (Центр современных междисциплинарных технологий при Университете Николая Коперника в Торуне, Польша, и Институт радиоастрономии им. Макса Планка (MPIfR), Бонн, Германия).
«Мы хотели поближе рассмотреть протозвёзды, то есть молодые звёзды, которые всё ещё формируются глубоко внутри своих родительских молекулярных облаков. По мере накопления массы протозвёзды выбрасывают часть её наружу в виде струй», — говорит Скретс. Это называется оттоком, и это наиболее яркий признак звездообразования.
«Это первый сюрприз. Молодые звёзды не способны быть источником излучения; они не могут „производить“ излучение. Поэтому мы не должны его ожидать. И всё же мы показали, что УФ-излучение присутствует вблизи протозвёзд. Откуда оно взялось, каков его источник: внутренний или внешний? Мы решили это выяснить», — добавляет Карска.
Инструмент MIRI
Космический телескоп Джеймса Уэбба нацелился на молодые звёзды в созвездии Змееносца (Змееносец) с помощью прибора MIRI — прибора для наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне. Расположенное в 450 световых годах от нас молекулярное облако Змееносца содержит несколько звёзд типа B — очень молодых, горячих и сильно излучающих в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Для детальных наблюдений были выбраны пять объектов, расположенных на разном расстоянии от этих массивных звёзд.
Прибор MIRI позволяет наблюдать астрономические объекты в диапазоне длин волн от 2 до 28 микрометров, охватывая несколько линий молекулярного водорода (H₂), которые невозможно наблюдать с Земли из-за атмосферы. JWST незаменим для этого типа наблюдений, поскольку позволяет наблюдать эти линии даже у очень слабых объектов с высоким разрешением.
Для астрономов H₂ — самая важная молекула во Вселенной. Прежде всего, это самая распространённая молекула, поскольку в среднем водорода H₂ в 10 000 раз больше, чем монооксида углерода, второй по распространённости молекулы в космосе.
В то же время структура H₂ затрудняет его наблюдение в молекулярных облаках, поскольку температура слишком низкая, чтобы возбудить молекулу. Однако выбросы из молодых звёзд создают ударные волны, которые сжимают и нагревают материю, создавая яркое излучение H₂. Поэтому JWST/MIRI — идеальная комбинация для изучения оттоков из протозвёзд.
Анализ наблюдений
Анализ наблюдений JWST в Змееносце ясно демонстрирует наличие УФ-излучения вблизи протозвёзд и их оттоков под воздействием УФ-излучения на молекулярный водород. Это приводит к вопросу: откуда берётся это излучение? Связано ли оно с процессами, происходящими в непосредственной близости от протозвезды? Например, со столкновениями, образующимися при падении вещества на протозвезду (аккреционные столкновения), или со столкновениями, возникающими вдоль протозвёздного джета?
«Одна из возможностей состоит в том, что УФ-излучение исходит от близлежащих массивных звёзд, которые освещают места рождения следующего поколения звёзд, поэтому мы начали с этой гипотезы», — говорит Фридрих Выровски, также из MPIfR.
Астрономы использовали два метода для оценки внешнего УФ-излучения. Первый основывался на свойствах окружающих звёзд и их расстояниях от наблюдаемых источников. Второй был основан на пыли, которая имеет способность поглощать УФ-излучение и переизлучать его на более длинных волнах.
«Используя эти два метода, мы показали, что УФ-излучение — с точки зрения внешних условий — значительно различается между нашими протозвёздами, и поэтому мы должны видеть различия в молекулярном излучении. Как выясняется, мы их не видим», — добавляет Скретс.
«Поэтому мы были вынуждены отказаться от гипотезы о внешнем источнике излучения. Однако мы можем с уверенностью сказать, что УФ-излучение присутствует вблизи протозвезды, поскольку оно, несомненно, влияет на наблюдаемые молекулярные линии. Следовательно, его происхождение должно быть внутренним», — добавляет Карска.
Результаты этого исследования указывают на необходимость включения производства УФ-излучения в модели, описывающие формирование звёзд. Будущий анализ наблюдений JWST будет сосредоточен не только на газе, но и на составе пыли и льдов, предлагая альтернативные способы ограничения происхождения УФ-излучения вокруг протозвёзд.
Увеличение числа наблюдаемых источников, включая наблюдения, охватывающие весь диапазон оттоков, станет решающим шагом в установлении более строгих ограничений на места производства УФ-излучения.
Предоставлено Max Planck Society