Астрономы получили представление о формировании звёзд, впервые зарегистрировав пространственно разрешённые протозвёздные выбросы и джеты во внешней области Млечного Пути.
Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
Открытие сделано с помощью Атакамской большой антенной решётки миллиметрового/субмиллиметрового диапазона (ALMA) и показало, что хотя фундаментальная физика формирования звёзд остаётся неизменной в разных галактических средах, во внешней галактике наблюдаются различия в химии или составе пыли.
Исследование было сосредоточено на протозвёздном источнике Sh 2-283-1a SMM1, расположенном примерно в 7,9 килопарсеках (26 000 световых лет) от Солнца и в 15,7 килопарсеках (51 000 световых лет) от центра Галактики.
Внешняя область Галактики содержит лишь около трети тяжёлых элементов, обнаруженных вблизи Солнца
Такие среды с низкой металличностью напоминают условия раннего Млечного Пути, что делает этот регион редкой природной лабораторией для изучения процесса формирования звёзд в примитивных условиях.
Наблюдения ALMA выявили поразительную биполярную систему: узкие джеты высокоскоростного газа, исходящие от протозвезды, окружены более широкими и медленными выбросами.
Анализ структуры скоростей показал, что джеты имеют эпизодический, а не непрерывный характер. Вместо равномерного потока протозвезда испытывает всплески выброса массы каждые 900–4000 лет. Этот ритм регулирует рост звезды, позволяя ей аккумулировать материал из своего диска и одновременно выбрасывать избыточную массу и угловой момент.
Хотя эпизодические выбросы наблюдались в близлежащих областях звездообразования, в этом исследовании такая активность впервые зарегистрирована в источнике, удалённом более чем на 15 килопарсеков от центра Галактики.
«Разрешив джеты и выбросы в протозвезде, расположенной так далеко в галактике, мы видим, что та же физика, которая формирует звёзды вблизи Солнца, действует и в средах с низкой металличностью. Это открытие открывает уникальную возможность существенно продвинуть наше понимание того, как рождаются звёзды в различных космических условиях», — сказал ведущий автор Токи Икеда из Университета Ниигаты.
Химия джетов отражает их необычные условия
Измерения моноксида углерода (CO) и моноксида кремния (SiO) показывают, что отношение N(SiO)/N(CO) во внешней области протозвёздного ядра галактики ниже, чем в аналогичных источниках во внутренней галактике.
Это говорит о том, что ударная химия или свойства пыли различаются во внешней галактике, где мало тяжёлых элементов.
Дальнейший анализ классифицировал Sh 2-283-1a SMM1 как горячее ядро, то есть компактную, тёплую и химически богатую область, окружающую формирующуюся звезду. Это лишь второе обнаружение горячего ядра во внешней галактике, что подчёркивает редкость таких химически сложных регионов, расположенных так далеко от центра Галактики.
Команда также оценила светимость протозвезды примерно в 6700 раз больше солнечной, что относит её к категории звёзд с промежуточной и высокой массой.
«Обнаружение такой чистой структуры джета во внешней галактике было неожиданным», — сказал Такаши Шимониши, соавтор из Университета Ниигаты. «Ещё более захватывающим является то, что в протозвезде обнаружены сложные органические молекулы, что открывает новые возможности для изучения формирования звёзд в более примитивных средах как с физической, так и с химической точек зрения».
Помимо Sh 2-283-1a SMM1, ALMA также обнаружила молекулярные выбросы из четырёх дополнительных протозвёзд во внешней галактике, подтвердив, что звездообразование в этих удалённых регионах активно и широко распространено.
Эти результаты имеют большое значение для астрофизики. Разрешив джеты и выбросы из протозвезды в среде с низкой металличностью, исследование подтверждает, что принципы формирования звёзд применимы по всему Млечному Пути, независимо от химического состава. Более того, отчётливые химические сигнатуры выбросов дают представление о различных условиях, которые сформировали первые поколения звёзд.
Прорыв подчёркивает способность ALMA расширить границы исследований звездообразования. До сих пор разрешённые исследования протозвёздных молекулярных джетов ограничивались объектами, расположенными всего в нескольких тысячах световых лет. Расширив эту возможность на внешнюю галактику, астрономы теперь могут проверить, применимы ли модели, разработанные для близлежащих областей звездообразования, по всей галактике.
В будущем команда планирует расширить свои исследования на дополнительные протозвёзды во внешней галактике. Более широкие исследования могут показать, различаются ли циклы эпизодических выбросов в зависимости от металличности и ведут ли себя молекулы, такие как SiO, по-разному в разных средах. Эти усилия позволят создать более полную картину того, как звёзды и планетные системы возникают в разнообразных химических ландшафтах Млечного Пути.
Зафиксировав первые разрешённые джеты в Sh 2-283-1a SMM1, определив их эпизодическую природу и подтвердив источник как редкое горячее ядро, это исследование связывает сегодняшнее звездообразование с процессами, которые сформировали раннюю Вселенную.
Оно показывает, что, хотя химия меняется в зависимости от окружающей среды, физика рождения звёзд остаётся постоянной, связывая окраины Млечного Пути с древним прошлым Вселенной.
Предоставлено: [Университет Ниигаты](https://phys.org/partners/niigata-university/)