Наш Чумацький Шлях багатий на гігантські молекулярні хмари, всередині яких у процесі гравітаційного колапсу народжуються нові зірки. Виходячи з того, які результати можна отримати, спостерігаючи за цими новонародженими зірками, вчені припускають, що процес зіркоутворення відбувається аналогічним чином і в інших галактиках.
Підтвердження цьому прийшло кілька днів тому завдяки космічному телескопу Джеймса Вебба. Використовуючи потужний огляд приладу MIRI у середньому інфрачервоному діапазоні, дослідники змогли розглянути невеликі об’єкти новонароджених зірок у галактиці Трикутник, віддаленої від нас на 2,7 мільйона світлових років.
Окрім важливості експериментального підтвердження теоретичної гіпотези, цей результат також є новим важливим рекордом для місії JWST. Розміщення цих невеликих об’єктів виявилося на мільйони світлових років далі, ніж будь-коли досягалося при спостереженні зірок, що формуються.
У пошуках молодих зіркових об’єктів
Метою спостережень “Вебба” були “молоді зіркові об’єкти” (YSO) у галактиці Трикутник (M33). Загалом YSO – це молоді зірки, що знаходяться на ранніх стадіях своєї еволюції. Але вони також є протозірками, які все ще набирають масу своїх гігантських молекулярних хмар і ще не є повноцінними зірками, оскільки в їх ядрах ще не почався термоядерний синтез.
Зірки на ранніх стадіях формування важко спостерігати навіть у нашій Галактиці. По-перше, пилові хмари, в які вони огортаються при народженні, приховують їх, що ускладнює спостереження у видимому світлі. Щобільше, коли вони нагріваються настільки, що починають світитися, їхнє випромінювання стає інфрачервоним. Ось чому саме спостереження в інфрачервоному світлі є основним інструментом, який використовується астрономами для пошуку областей, де зірки тільки починають формуватися, і чому “Вебб” ідеально підходить для цього завдання.
Він також підходить для спостереження за зірками на пізнішому етапі їхньої еволюції, коли вони випускають струмені речовини та оточені навколозоряними дисками. Вони є частиною хмари газу та пилу, з якого утворилася зірка і яка продовжує постачати її речовиною. Зрештою, ці диски стають місцями формування планет.
Зображення з космічного телескопа НАСА “Спітцер” показує зіркоутворюючу туманність W51, одну з найбільших зіркових фабрик у Чумацькому Шляху.
Виявлення зірок, що формуються в Чумацькому Шляху
Всі ці прояви зіркового народження існують у нашій галактиці, особливо у спіральних рукавах, і астрономи каталогізували багато з них. Один із найвідоміших прикладів – туманність Оріона, в якій знаходиться безліч таких зіркових новонароджених із протопланетними дисками, джетами та біполярними потоками.
У минулому астрономи за допомогою космічного телескопа “Спітцер” спостерігали ці об’єкти у Великій Магеллановій хмарі, галактиці-супутнику Чумацького Шляху. У даних “Спітцера” вони виявили щонайменше тисячу кандидатів у YSO, що дозволило їм простежити процес народження зірок за межами нашого Чумацького Шляху.
Проте вчені хочуть зрозуміти процес зіркоутворення в інших галактиках, оскільки кожна з них має унікальне хімічне середовище та еволюційну історію. Зіркоутворення допомагає завершити еволюційну історію галактик. Саме тому важливо шукати YSO в інших галактиках.
Виявлення зірок, що формуються за межами нашої Галактики
Досі пошук зірок, що зароджуються, за межами нашої безпосередньої галактичної околиці був практично неможливий. Для їх виявлення потрібні знімки з дуже високою роздільною здатністю та інфрачервоні засоби виявлення, щоб відрізнити ці маленькі зірки від рідних хмар.
Крім того, якщо в одній хмарі є багато YSO, відрізнити їх один від одного на великих відстанях може бути неможливо. Такі телескопи, як “Спітцер”, “Гершель” та наземні обсерваторії не здатні виявити YSO за межами Великої Магелланової хмари.
І ось тут на допомогу приходить “Джеймс Вебб”. Він оснащений приладами, що працюють з дуже високою роздільною здатністю та чутливими до інфрачервоного випромінювання, що дозволяє астрономам вивчати зореутворюючі регіони на великих відстанях.
Тому астрономи використовували MIRI для вивчення ділянки одного зі спіральних рукавів галактики Трикутник у пошуках YSO. Галактика Трикутник дуже схожа на Велику Магелланову Хмару за кількістю зірок, що утворюються в ній, їх металевості і розміру. Однак, на відміну від Великої Магелланова Хмари, M33 має роздуті спіральні рукави, в яких знаходяться області народження зірок у гігантських молекулярних хмарах. Тож це була ідеальна мета.
MIRI виявив 793 кандидати, приховані у величезних хмарах газу та пилу. Величезний каталог, який вчені потім проаналізували.
Чотириколірне зображення, що показує дані MIRI з JWST та дані Хаббла з огляду PHATTER, в області M33, де розташовано близько 800 YSO.
Зіркоутворення у галактиці Трикутник
Проаналізувавши результати спостережень та класифікувавши різні виявлені YSO, астрономи дійшли деяких цікавих висновків про зіркоутворення в М33. По-перше, найпотужніші гігантські молекулярні хмари містять велику кількість YSO. На додаток, швидкість зіркоутворення приблизно така сама, як і в аналогічних хмарах у Чумацькому Шляху.
Схоже, що у вивченому спіральному рукаві діє дуже ефективний механізм зіркоутворення, хоча не обов’язково пов’язані з масою гігантських молекулярних хмар у цьому регіоні. Вчені досі намагаються з’ясувати, звідки він міг узятися.
Однак не виключено, що навіть за допомогою JWST ми спостерігаємо не ранні стадії зіркоутворення на цій ділянці спірального рукава, а лише пізніші.
Проте це перший погляд на зіркоутворення у далекій галактиці. У майбутньому дослідники використовуватимуть ці спостереження для моделювання того, що, на їхню думку, відбувається у М33. Зрештою, вони зможуть використати отримані знання для точної оцінки інтенсивності зіркоутворення у вивченому регіоні. І яка історія еволюції зірок у галактиці Трикутник.